JP2020162291A - 電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリの劣化を適切に抑制することを可能とする。【解決手段】駆動輪に伝達される動力を出力する駆動用モータに供給される電力を蓄電するバッテリと、バッテリと接続され外部電源から送電される外部電力を受電可能な受電部と、受電部に対して並列にバッテリと接続される負荷と、受電部及び負荷とバッテリとの間に設けられ受電部及び負荷とバッテリとの電気的な接続を断接する切替部と、受電部が受電可能な状態において負荷の駆動を許可する負荷駆動モードを実行可能な制御部を含む制御装置とを備える電源システムであって、制御部は、負荷駆動モードにおいて、電源システムの電気的接続状態を、受電部の出力電力に応じて、受電部及び負荷とバッテリとが電流抑制状態となっている切替部を介して電力を供給可能に接続された第１接続状態にする。【選択図】図４

Description

本発明は、電源システムに関する。

近年、駆動輪に伝達される動力を出力する駆動用モータを備える電気車両（ＥＶ）やハイブリッド車両（ＨＥＶ）等の電動車両が利用されている。これらの車両には、駆動用モータに供給される電力を蓄電するバッテリが設けられており、当該バッテリは外部電源を用いて充電可能となっている。例えば、特許文献１に開示されているように、外部電源から送電される外部電力を受電可能な受電部を車両に設け、受電部からバッテリに外部電力を供給することによって、バッテリの充電が行われる。

特開２０１１−１９９９２０号公報

ところで、外部電力を用いたバッテリの充電が行われる車両において、受電部が受電可能な状態において、受電部に対して並列にバッテリと接続される負荷の駆動を許可する負荷駆動モードを実行可能なものがある。しかしながら、負荷駆動モードでは、バッテリに蓄電される電力が負荷の駆動に用いられる場合があり、このようにバッテリの放電が生じると、バッテリの残存容量が低下するため、バッテリの充電が行われることが考えられる。よって、負荷駆動モードにおいてバッテリの充放電が繰り返されることによって、バッテリの劣化が促進されるおそれがある。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、バッテリの劣化を適切に抑制することが可能な、新規かつ改良された電源システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、駆動輪に伝達される動力を出力する駆動用モータに供給される電力を蓄電するバッテリと、前記バッテリと接続され、外部電源から送電される外部電力を受電可能な受電部と、前記受電部に対して並列に前記バッテリと接続される負荷と、前記受電部及び前記負荷と前記バッテリとの間に設けられ、前記受電部及び前記負荷と前記バッテリとの電気的な接続を断接する切替部と、前記受電部が受電可能な状態において、前記負荷の駆動を許可する負荷駆動モードを実行可能な制御部を含む制御装置と、を備える電源システムであって、前記受電部及び前記負荷と前記バッテリとが前記切替部を介して電力を供給可能に接続されている場合において、前記切替部は、通常状態と前記通常状態よりも高い電流抑制効果を有する電流抑制状態との間で切り替え可能となっており、前記制御部は、前記負荷駆動モードにおいて、前記電源システムの電気的接続状態を、前記受電部の出力電力に応じて、前記受電部及び前記負荷と前記バッテリとが前記電流抑制状態となっている前記切替部を介して電力を供給可能に接続された第１接続状態にする、電源システムが提供される。

前記制御部は、前記負荷駆動モードにおいて、前記電源システムの電気的接続状態を前記第１接続状態にしている時に、前記バッテリの入出力電流が抑制されるように、前記受電部の電圧を制御してもよい。

前記制御部は、前記負荷駆動モードにおいて、前記受電部の出力電力が基準電力以下であると判定された場合に、前記電源システムの電気的接続状態を前記第１接続状態にし、前記受電部の出力電力が前記基準電力を超えると判定された場合に、前記電源システムの電気的接続状態を、前記受電部及び前記負荷と前記バッテリとが前記通常状態となっている前記切替部を介して電力を供給可能に接続された第２接続状態にしてもよい。

前記制御部は、前記負荷駆動モードにおいて、前記受電部の出力電力が前記基準電力を超えると判定された場合であっても、前記切替部に対して前記負荷側の電圧の単位時間あたりの低下量が基準低下量より大きいと判定された場合には、前記電源システムの電気的接続状態を前記第２接続状態にすることを禁止してもよい。

前記制御部は、前記負荷駆動モードにおいて、前記電源システムの電気的接続状態を前記第２接続状態にした後、基準時間が経過するまでの間、前記受電部の出力電力にかかわらず前記電源システムの電気的接続状態を前記第２接続状態に維持してもよい。

前記制御部は、前記負荷駆動モードにおいて、前記電源システムの電気的接続状態を前記第２接続状態にした後、前記バッテリの残存容量が基準残存容量に到達するまでの間、前記受電部の出力電力にかかわらず前記電源システムの電気的接続状態を前記第２接続状態に維持してもよい。

前記制御部は、前記負荷駆動モードにおいて、前記受電部の出力電力が前記基準電力より小さい閾値以下である判定された場合に、前記電源システムの電気的接続状態を、前記受電部及び前記負荷と前記バッテリとが前記切替部により電気的に遮断された第３接続状態にしてもよい。

前記切替部は、互いに並列に接続されているリレー及び当該リレーよりも高い電流抑制効果を有する電流抑制部を含み、前記第１接続状態は、前記リレーが開放され前記受電部及び前記負荷と前記バッテリとが前記電流抑制部を介して電力を供給可能に接続された接続状態であってもよい。

前記第２接続状態は、前記受電部及び前記負荷と前記バッテリとが前記リレーを介して電力を供給可能に接続された接続状態であってもよい。

以上説明したように本発明によれば、バッテリの劣化を適切に抑制することが可能となる。

本発明の実施形態に係る電源システムの概略構成を示す模式図である。 同実施形態に係る制御装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 同実施形態に係る制御装置が行う処理の流れの第１の例を示すフローチャートである。 同実施形態に係る電源システムの電気的接続状態のうちの第１接続状態を示す図である。 同実施形態に係る電源システムの電気的接続状態のうちの第２接続状態を示す図である。 同実施形態に係る制御装置が行う処理の流れの第２の例を示すフローチャートである。 同実施形態に係る電源システムの電気的接続状態のうちの第３接続状態を示す図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜１．電源システムの構成＞
図１及び図２を参照して、本発明の実施形態に係る電源システム１の構成について説明する。

図１は、電源システム１の概略構成を示す模式図である。

電源システム１は、具体的には、電気車両（ＥＶ）やハイブリッド車両（ＨＥＶ）等の電動車両に搭載され、車両内の各装置に電力を供給するために用いられるシステムである。なお、電動車両は、駆動用モータを駆動源として備える車両であればよく、鉄道車両も含む。

図１に示されるように、電源システム１は、駆動用モータ１０と、インバータ２０と、バッテリ３０と、受電部４０と、負荷５０と、切替部６０と、受電部センサ７１と、バッテリセンサ７２と、制御装置１００とを備える。電源システム１が搭載される車両は、駆動用モータ１０を駆動源として走行する。

駆動用モータ１０は、駆動輪に伝達される動力を出力するモータであり、具体的には、多相交流式（例えば、三相交流式）のモータである。駆動用モータ１０は、インバータ２０を介してバッテリ３０と接続されており、バッテリ３０からインバータ２０を介して供給される電力を用いて動力を生成する。また、駆動用モータ１０は、車両の減速時に、駆動輪の回転エネルギを用いて回生発電する発電機としての機能を有してもよい。

インバータ２０は、直流と交流との間での電力の変換を双方向に実行可能な電力変換機であり、具体的には、多相ブリッジ回路を含む。インバータ２０は、バッテリ３０から供給される直流電力を交流電力に変換して駆動用モータ１０へ供給可能である。また、インバータ２０は、駆動用モータ１０により回生発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ３０へ供給可能である。インバータ２０にはスイッチング素子が設けられ、スイッチング素子の動作が制御されることにより、インバータ２０による電力の変換が制御される。

バッテリ３０は、駆動用モータ１０に供給される電力を蓄電するバッテリである。バッテリ３０としては、例えば、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池又は鉛蓄電池等の二次電池が用いられる。

受電部４０は、バッテリ３０と接続され、外部電源（つまり、電源システム１が搭載される車両の外部の電源）から送電される外部電力を受電可能である。このように電源システム１には受電部４０が設けられているので、外部電源から受電部４０を介して供給される外部電力を用いてバッテリ３０の充電を行うことができる。

例えば、受電部４０は、外部電源と物理的に接続された状態において、外部電源から送電される電力を受電可能であってもよい。具体的には、受電部４０には、電圧を変換可能な変圧器が設けられていてもよく、それにより、外部電源から送電される外部電力を変圧することができる。また、受電部４０には、交流電力を直流電力に変換可能な電力変換機が設けられていてもよく、それにより、外部電源が交流電源である場合に、外部電源から送電される交流の外部電力を直流電力に変換することができる。

また、例えば、受電部４０は、外部電源から送電される外部電力を非接触で受電可能であってもよい。その場合、受電部４０には、具体的には、外部電源の送電コイルから送電される交流の外部電力を受電可能な受電コイルと、当該外部電力を直流電力に変換可能な電力変換機とが設けられる。なお、送電コイルから受電コイルへの送電の方式としては、例えば、磁気共鳴方式又は電磁誘導方式が用いられる。

負荷５０は、受電部４０に対して並列にバッテリ３０と接続される。例えば、空調装置又はカーナビゲーション装置等の装置が負荷５０の一例に相当する。

切替部６０は、受電部４０及び負荷５０とバッテリ３０との電気的な接続を断接するものであり、受電部４０及び負荷５０とバッテリ３０との間に設けられる。ここで、受電部４０及び負荷５０とバッテリ３０とが切替部６０を介して電力を供給可能に接続されている場合において、切替部６０は、通常状態と当該通常状態よりも高い電流抑制効果（つまり、電流を通りにくくする効果）を有する電流抑制状態との間で切り替え可能となっている。具体的には、切替部６０は、互いに並列に接続されているリレー（具体的には、後述する正極側リレー６１）及び当該リレーよりも高い電流抑制効果を有する電流抑制部６５を含む。

より具体的には、図１に示されるように、切替部６０は、バッテリ３０の正極側と接続される正極側リレー６１と、バッテリ３０の負極側と接続される負極側リレー６２と、電流抑制部６５とを含む。電流抑制部６５は、互いに直列に接続されているプリチャージ抵抗６５ａ及びプリチャージリレー６５ｂを含み、正極側リレー６１とプリチャージ抵抗６５ａ及びプリチャージリレー６５ｂとが互いに並列に接続されている。なお、プリチャージ抵抗６５ａ及びプリチャージリレー６５ｂは、電源システム１の起動時にシステム内に突入電流が流れることを抑制するためのものである。

上記のように、正極側リレー６１は、電流抑制部６５と並列に接続されているリレーの一例に相当する。また、プリチャージ抵抗６５ａが電流抑制部６５に設けられることによって、電流抑制部６５の電気抵抗は正極側リレー６１の電気抵抗と比べて大きくなっている。ゆえに、電流抑制部６５の電流抑制効果は正極側リレー６１の電流抑制効果と比べて高くなっている。

なお、図１に示される例では、電流抑制部６５がプリチャージ抵抗６５ａ及びプリチャージリレー６５ｂを含むが、本発明に係る電流抑制部は、当該電流抑制部と並列に接続されているリレーよりも高い電流抑制効果を有していればよく、上記の例に特に限定されない。

例えば、本発明に係る電流抑制部として、図１に示される例におけるプリチャージ抵抗６５ａに代えてバッテリ３０から負荷５０に向かう一方向のみに電流の流れを制限するダイオード又はＭＯＳＦＥＴ（ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のスイッチング素子を採用したものが用いられてもよい。電流抑制部としてＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子を採用したものが用いられる場合、スイッチング素子のスイッチング動作のデューティー比を制御することによって、スイッチング素子による電流抑制効果を制御することができる。なお、この場合、スイッチング素子のスイッチング動作が繰り返されることにより電流が不安定になることを抑制するために、電源システム１内に平滑化コンデンサがさらに設けられてもよい。また、本発明に係る電流抑制部として、リレーを含まないもの（例えば、プリチャージ抵抗６５ａのみ、上記ダイオードのみ、又は、上記スイッチング素子のみ）が用いられてもよい。

また、例えば、電流抑制部として機能する部分が図１に示される例におけるプリチャージ抵抗６５ａ及びプリチャージリレー６５ｂとは別に設けられていてもよい。例えば、負極側リレー６２よりも高い電流抑制効果を有する部分が負極側リレー６２に対して並列に、図１に示される例に対して追加的に設けられていてもよい。その場合、負極側リレー６２に対して並列に接続される部分が電流抑制部として機能し得る。例えば、当該部分としては、上述したように、抵抗、ダイオード又はスイッチング素子等が用いられ得る。それにより、電流抑制部による電流の抑制の程度をプリチャージ抵抗６５ａの電気抵抗に依存せずに設定することができる。

なお、図１に示される例では、切替部６０は、互いに並列に接続されているリレー（具体的には、正極側リレー６１）及び電流抑制部６５を含むが、本発明に係る切替部は、受電部４０及び負荷５０とバッテリ３０とが切替部６０を介して電力を供給可能に接続されている場合において、通常状態と当該通常状態よりも高い電流抑制効果を有する電流抑制状態との間で切り替え可能となっていればよく、上記の例に特に限定されない。

例えば、本発明に係る切替部として、スイッチング素子や可変抵抗等の設置位置における電流を調整可能な素子がリレー（例えば、正極側リレー６１）に対して直列に接続されたものが用いられてもよい。この場合、スイッチング素子や可変抵抗等の素子の動作を制御することにより当該素子と直列に接続されるリレーに流れる電流を調整することによって、切替部を通常状態と電流抑制状態との間で切り替え可能である。ゆえに、この場合には、リレーに対して並列に接続される電流抑制部が設けられていなくてもよい。なお、これらの例のうちスイッチング素子が用られる例に関しては、スイッチング素子と直列に接続されるリレーがさらに省略されてもよい。これは、当該リレーが省略された場合であっても、スイッチング素子の動作を制御することによって、受電部４０及び負荷５０とバッテリ３０とを切替部により電気的に遮断することができることによる。なお、本発明に係る切替部は、正極側リレー６１及び負極側リレー６２の双方がスイッチング素子に置き換えられたものであってもよい。

受電部センサ７１は、受電部４０の電気的な状態量を検出し、制御装置１００へ出力する。具体的には、受電部センサ７１は、受電部４０の電気的な状態量として、受電部４０の電圧及び電流を検出する。

バッテリセンサ７２は、バッテリ３０の電気的な状態量を検出し、制御装置１００へ出力する。具体的には、バッテリセンサ７２は、バッテリ３０の電気的な状態量として、バッテリ３０の残存容量（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）、バッテリ３０の入出力電流（つまり、バッテリ３０に入力される電流及びバッテリ３０から出力される電流）の電流値を検出する。

制御装置１００は、演算処理装置であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＣＰＵが使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する記憶素子であるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＣＰＵの実行において適宜変化するパラメータ等を一時記憶する記憶素子であるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成される。

また、制御装置１００は、電源システム１に搭載される各装置と通信を行う。制御装置１００と各装置との通信は、例えば、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信を用いて実現される。

なお、本実施形態に係る制御装置１００が有する機能は複数の制御装置により少なくとも部分的に分割されてもよく、複数の機能が１つの制御装置によって実現されてもよい。制御装置１００が有する機能が複数の制御装置により少なくとも部分的に分割される場合、当該複数の制御装置は、ＣＡＮ等の通信バスを介して、互いに接続されてもよい。

制御装置１００は、例えば、図２に示されるように、取得部１１０と、制御部１２０とを含む。

取得部１１０は、制御部１２０が行う処理において用いられる各種情報を取得し、取得した情報を制御部１２０へ出力する。例えば、取得部１１０は、受電部センサ７１及びバッテリセンサ７２と通信することによって、これらの各センサから出力される各種情報を取得する。

制御部１２０は、電源システム１の各装置の動作を制御する。例えば、制御部１２０は、受電部制御部１２１と、負荷制御部１２２と、切替部制御部１２３とを含む。

受電部制御部１２１は、受電部４０の動作を制御する。具体的には、受電部制御部１２１は、受電部４０による外部電力の電源システム１への供給を制御することによって、受電部４０の電圧を制御する。例えば、受電部４０に交流電力を直流電力に変換可能な電力変換機が設けられる場合、受電部制御部１２１は、当該電力変換機の動作を制御することによって、受電部４０を介して供給される外部電力を制御することができる。また、例えば、受電部制御部１２１は、外部電源に制御指令を出力することにより、受電部４０を介して供給される外部電力を制御してもよい。

負荷制御部１２２は、負荷５０の動作を制御する。具体的には、負荷制御部１２２は、負荷５０への電力の供給を制御することによって、負荷５０を駆動させ、又は、停止させる。例えば、負荷制御部１２２は、負荷５０へ供給される電力を調整可能な図示しないスイッチ等の動作を制御することによって、負荷５０への電力の供給を制御することができるようになっている。

切替部制御部１２３は、切替部６０の動作を制御する。具体的には、切替部制御部１２３は、切替部６０の各リレーの開閉状態を制御することによって、電源システム１の電気的接続状態を制御する。

ここで、制御部１２０は、受電部４０が受電可能な状態において、負荷５０の駆動を許可する負荷駆動モードを実行可能である。例えば、電源システム１が搭載される車両には、負荷駆動モードの実行と停止とを選択するためのボタン等の入力装置が設けられており、ドライバは、当該入力装置を操作することにより、負荷駆動モードの実行と停止とを選択することができる。制御部１２０は、ドライバにより負荷駆動モードの実行が選択されている場合、負荷駆動モードを実行する。

負荷駆動モードでは、例えば、受電部４０を介して供給される外部電力を用いて負荷５０を駆動することができる。しかしながら、負荷駆動モードでは、バッテリ３０に蓄電される電力が負荷５０の駆動に用いられる場合があり、このようにバッテリ３０の放電が生じると、バッテリ３０の残存容量が低下するため、バッテリ３０の充電が行われることが考えられる。よって、従来の技術では、負荷駆動モードにおいてバッテリ３０の充放電が繰り返されることによって、バッテリ３０の劣化が促進されるおそれがあった。

そこで、本実施形態に係る電源システム１では、上記の問題を解決するために、制御部１２０は、負荷駆動モードにおいて、電源システム１の電気的接続状態を、受電部４０の出力電力に応じて、受電部４０及び負荷５０とバッテリ３０とが電流抑制状態となっている切替部６０を介して電力を供給可能に接続された第１接続状態にする。それにより、バッテリ３０の劣化を適切に抑制することが可能となる。このような制御部１２０による負荷駆動モードの実行中における電源システム１の電気的接続状態の制御に関する処理については、後述にて詳細に説明する。

＜２．電源システムの動作＞
続いて、図３〜図７を参照して、本発明の実施形態に係る電源システム１の動作について説明する。なお、以下では、制御装置１００が行う処理の流れの例として、第１の例及び第２の例をこの順に説明する。

［２−１．第１の例］
まず、図３〜図５を参照して、制御装置１００が行う処理の流れの第１の例について説明する。

図３は、制御装置１００が行う処理の流れの第１の例を示すフローチャートである。図３に示される制御フローは、具体的には、負荷駆動モードの実行中に制御部１２０により繰り返し実行される。

図３に示される制御フローが開始されると、まず、ステップＳ５０１において、制御部１２０は、受電部４０の出力電力が基準電力を超えるか否かを判定する。受電部４０の出力電力が基準電力以下であると判定された場合（ステップＳ５０１／ＮＯ）、ステップＳ５０２に進む。一方、受電部４０の出力電力が基準電力を超えると判定された場合（ステップＳ５０１／ＹＥＳ）、ステップＳ５０３に進む。

受電部４０の出力電力は、受電部４０により出力される電力であり、制御部１２０は、例えば、受電部センサ７１により検出される受電部４０の電圧及び電流に基づいて、受電部４０の出力電力を算出することができる。

基準電力は、具体的には、受電部４０から継続的に出力することが許可される電力の範囲における上限値に相当する。

なお、ステップＳ５０１では、制御部１２０は、受電部４０の出力電力が基準電力を実際に超えた場合にＹＥＳと判定する他に、受電部４０の出力電力が基準電力を超えることが予測された場合にＹＥＳと判定してもよい。例えば、制御部１２０は、受電部４０の出力電力の履歴や負荷５０の消費電力の推移に基づいて、受電部４０の出力電力が基準電力を超えることを予測することができる。

ステップＳ５０１でＮＯと判定された場合、ステップＳ５０２において、制御部１２０は、電源システム１の電気的接続状態を第１接続状態にする。

以下、図４を参照して、第１接続状態について説明する。図４は、電源システム１の電気的接続状態のうちの第１接続状態を示す図である。なお、図４では、理解を容易にするために、各センサ及び制御装置１００の図示が省略されている。

第１接続状態は、受電部４０及び負荷５０とバッテリ３０とが電流抑制状態となっている切替部６０を介して電力を供給可能に接続された接続状態であり、本実施形態では、図４に示されるように、正極側リレー６１が開放され受電部４０及び負荷５０とバッテリ３０とが電流抑制部６５を介して電力を供給可能に接続された接続状態である。

具体的には、図４に示される例では、正極側リレー６１、負極側リレー６２及びプリチャージリレー６５ｂの開閉状態がそれぞれ、開状態、閉状態及び閉状態となっている。ゆえに、図４にて矢印Ｆ１により示されるように、受電部４０から負荷５０への電力の供給が行われる。また、受電部４０及び負荷５０とバッテリ３０とが電流抑制部６５を介して電力を供給可能に接続されているので、図４にて矢印Ｆ２により示されるように、負荷５０とバッテリ３０との間での電力の供給が生じ得るものの、負荷５０とバッテリ３０との間を流れる電流が電流抑制部６５によって抑制される。このように、第１接続状態では、受電部４０及び負荷５０とバッテリ３０とが電流抑制状態となっている切替部６０を介して電力を供給可能に接続されるので、切替部６０に対して負荷５０側の電圧（例えば、図４の点Ｐ１の電圧）と切替部６０に対してバッテリ３０側の電圧（例えば、図４の点Ｐ２の電圧）との差が過度に大きくなることを抑制しつつ、バッテリ３０の入出力電流を抑制する（つまり、バッテリ３０の充放電を抑制する）ことができる。切替部６０に対して負荷５０側とバッテリ３０側との間での電圧の差が過度に大きくなることを抑制することによって、後述するように、切替部６０を通常状態に切り替える際（つまり、電源システム１の電気的接続状態を第２接続状態にする際）に正極側リレー６１の溶着が抑制される状態にすることができる。また、バッテリ３０の入出力電流を抑制することによって、バッテリ３０の充放電が繰り返されることに起因するバッテリ３０の劣化を抑制することができる。

ここで、バッテリ３０の入出力電流を効果的に抑制する観点では、制御部１２０は、負荷駆動モードにおいて、電源システム１の電気的接続状態を第１接続状態にしている時に、バッテリ３０の入出力電流が抑制されるように、受電部４０の電圧を制御することが好ましい。具体的には、バッテリ３０から出力される電流の電流値が上昇している場合、受電部４０の電圧を増大させることによって、バッテリ３０から出力される電流を適切に抑制することができる。また、バッテリ３０に入力される電流の電流値が上昇している場合、受電部４０の電圧を減少させることによって、バッテリ３０に入力される電流を適切に抑制することができる。

ステップＳ５０１でＹＥＳと判定された場合、ステップＳ５０３において、制御部１２０は、電源システム１の電気的接続状態を第２接続状態にする。

以下、図５を参照して、第２接続状態について説明する。図５は、電源システム１の電気的接続状態のうちの第２接続状態を示す図である。なお、図５では、理解を容易にするために、各センサ及び制御装置１００の図示が省略されている。

第２接続状態は、受電部４０及び負荷５０とバッテリ３０とが通常状態となっている切替部６０を介して電力を供給可能に接続された接続状態であり、本実施形態では、図５に示されるように、受電部４０及び負荷５０とバッテリ３０とが正極側リレー６１を介して電力を供給可能に接続された接続状態である。

具体的には、第２接続状態では、正極側リレー６１、負極側リレー６２及びプリチャージリレー６５ｂの開閉状態がいずれも閉状態となっている。つまり、制御部１２０は、受電部４０の出力電力が基準電力を超えると判定された場合に、正極側リレー６１を閉鎖させることによって電源システム１の電気的接続状態を第２接続状態にすることができる。ゆえに、第１接続状態と同様に、図５にて矢印Ｆ１により示されるように、受電部４０から負荷５０への電力の供給が行われる。また、受電部４０及び負荷５０とバッテリ３０とが正極側リレー６１を介して電力を供給可能に接続されているので、図５にて矢印Ｆ３により示されるように、バッテリ３０から正極側リレー６１を介して負荷５０へ電力を供給させることができる。このように、第２接続状態では、受電部４０及び負荷５０とバッテリ３０とが通常状態となっている切替部６０を介して電力を供給可能に接続される。ここで、受電部４０の出力電力が基準電力を超える場合は、負荷５０の消費電力を受電部４０の出力電力のみによっては賄うことが困難な場合に相当する。ゆえに、このような場合に、電流抑制部６５によるバッテリ３０の入出力電流の抑制を解除し、バッテリ３０から負荷５０へ電力を供給させることによって、負荷５０に供給される電力が不足することを抑制することができる。

ここで、電源システム１の電気的接続状態を第２接続状態にする際（具体的には、正極側リレー６１を閉鎖させることによって受電部４０及び負荷５０とバッテリ３０とを正極側リレー６１を介して電力を供給可能に接続する際）に、切替部６０に対して負荷５０側とバッテリ３０側との間での電圧の差が過度に大きい場合、正極側リレー６１の溶着が生じるおそれがある。具体的には、受電部４０の出力電力が基準電力を超える程度に大きい状況下では、受電部４０の出力電力の増大に伴って受電部４０の電圧が低下する傾向があるので、切替部６０に対してバッテリ３０側の電圧が負荷５０側の電圧よりも相対的に大きくなりやすい。

一方、電源システム１では、受電部４０の出力電力が基準電力以下であると判定された場合に、電源システム１の電気的接続状態が、受電部４０及び負荷５０とバッテリ３０とが電流抑制状態となっている切替部６０を介して電力を供給可能に接続されている第１接続状態となるので、切替部６０に対して負荷５０側とバッテリ３０側との間での電圧の差が過度に大きくなることが抑制される。それにより、切替部６０を通常状態に切り替える際（つまり、電源システム１の電気的接続状態を第２接続状態にする際）に正極側リレー６１が溶着することを抑制することができる。

ステップＳ５０２又はステップＳ５０３の後、図３に示される制御フローは終了する。

上記のように、図３に示される制御フローでは、受電部４０の出力電力が上昇する過程で、電源システム１の電気的接続状態を、第１接続状態、第２接続状態の順に切り替えることができる。ゆえに、電源システム１の電気的接続状態を第２接続状態にするより事前に電源システム１の電気的接続状態を第１接続状態にしておくことにより、正極側リレー６１の溶着を抑制することができる。

なお、上記では、負荷駆動モードにおいて、受電部４０の出力電力に応じて電源システム１の電気的接続状態の切り替えが行われる例を説明したが、制御部１２０は、受電部４０の出力電力以外の他のトリガを用いて電源システム１の電気的接続状態の切り替えを行ってもよい。

例えば、正極側リレー６１の溶着を効果的に抑制する観点では、制御部１２０は、負荷駆動モードにおいて、受電部４０の出力電力が基準電力を超えると判定された場合であっても、切替部６０に対して負荷５０側の電圧（例えば、図４の点Ｐ１の電圧）の単位時間あたりの低下量が基準低下量より大きいと判定された場合には、電源システム１の電気的接続状態を第２接続状態にすることを禁止することが好ましい。基準低下量は、切替部６０に対して負荷５０側とバッテリ３０側との間での電圧の差が過度に大きくなる可能性が比較的高いか否かを適切に判断し得る値に適宜設定される。なお、制御部１２０は、例えば、受電部センサ７１により検出される受電部４０の電圧の低下量に基づいて、切替部６０に対して負荷５０側の電圧（例えば、図４の点Ｐ１の電圧）の単位時間あたりの低下量を算出し得る。

また、例えば、正極側リレー６１の開閉動作に起因する損耗を抑制する観点では、制御部１２０は、負荷駆動モードにおいて、電源システム１の電気的接続状態を第２接続状態にした後、基準時間が経過するまでの間、受電部４０の出力電力にかかわらず電源システム１の電気的接続状態を第２接続状態に維持することが好ましい。基準時間は、正極側リレー６１の開閉動作が過剰な頻度で行われることを適切に抑制し得る値に適宜設定される。

また、例えば、バッテリ３０の残存容量の低下を抑制する観点では、制御部１２０は、負荷駆動モードにおいて、電源システム１の電気的接続状態を第２接続状態にした後、バッテリ３０の残存容量が基準残存容量に到達するまでの間、受電部４０の出力電力にかかわらず電源システム１の電気的接続状態を第２接続状態に維持することが好ましい。基準残存容量は、バッテリ３０が十分に充電されているか否かを適切に判断し得る値に適宜設定される。

［２−２．第２の例］
次に、図６及び図７を参照して、制御装置１００が行う処理の流れの第２の例について説明する。

図６は、制御装置１００が行う処理の流れの第２の例を示すフローチャートである。図６に示される制御フローは、具体的には、図３に示される制御フローと同様に、負荷駆動モードの実行中に制御部１２０により繰り返し実行される。

第２の例では、上述した第１の例と比較して、受電部４０の出力電力が基準電力以下であると判定された場合における処理の流れが異なる。

図６に示される第２の例に係る制御フローでは、ステップＳ５０１でＹＥＳと判定された場合、図３に示される第１の例に係る制御フローと同様に、ステップＳ５０３に進む。一方、ステップＳ５０１でＮＯと判定された場合、図３に示される第１の例に係る制御フローと異なり、ステップＳ６０１に進む。

ステップＳ５０１でＮＯと判定された場合、ステップＳ６０１において、制御部１２０は、受電部４０の出力電力が基準電力より小さい閾値以下であるか否かを判定する。受電部４０の出力電力が閾値以下であると判定された場合（ステップＳ６０１／ＹＥＳ）、ステップＳ６０２に進む。一方、受電部４０の出力電力が閾値より大きいと判定された場合（ステップＳ６０１／ＮＯ）、ステップＳ５０２に進む。

ステップＳ６０１でＹＥＳと判定された場合、ステップＳ６０２において、制御部１２０は、電源システム１の電気的接続状態を第３接続状態にする。

以下、図７を参照して、第３接続状態について説明する。図７は、電源システム１の電気的接続状態のうちの第３接続状態を示す図である。なお、図７では、理解を容易にするために、各センサ及び制御装置１００の図示が省略されている。

図７に示されるように、第３接続状態は、受電部４０及び負荷５０とバッテリ３０とが切替部６０により電気的に遮断された接続状態である。具体的には、第３接続状態では、正極側リレー６１、負極側リレー６２及びプリチャージリレー６５ｂの開閉状態がいずれも開状態となっている。

第３接続状態では、第１接続状態及び第２接続状態と同様に、図７にて矢印Ｆ１により示されるように、受電部４０から負荷５０への電力の供給が行われる。また、第３接続状態では、受電部４０及び負荷５０とバッテリ３０とが切替部６０により電気的に遮断されているので、負荷５０とバッテリ３０との間での電力の供給が生じない状態となる。それにより、バッテリ３０の入出力電流を効果的に抑制することができる。

ステップＳ５０２、ステップＳ５０３又はステップＳ６０２の後、図６に示される制御フローは終了する。

上記のように、図６に示される制御フローでは、受電部４０の出力電力が上昇する過程で、電源システム１の電気的接続状態を、第３接続状態、第１接続状態、第２接続状態の順に切り替えることができる。ゆえに、上述した図３に示される制御フローと同様に、電源システム１の電気的接続状態を第２接続状態にするより事前に電源システム１の電気的接続状態を第１接続状態にしておくことにより、正極側リレー６１の溶着を抑制することができる。さらに、受電部４０の出力電力が基準電力以下であり、かつ、閾値以下である場合に、電源システム１の電気的接続状態を第３接続状態にすることによって、バッテリ３０の入出力電流を効果的に抑制することができる。

＜３．電源システムの効果＞
続いて、本発明の実施形態に係る電源システム１の効果について説明する。

本実施形態に係る電源システム１では、制御部１２０は、受電部４０が受電可能な状態において、受電部４０に対して並列にバッテリ３０と接続される負荷５０の駆動を許可する負荷駆動モードを実行可能である。また、受電部４０及び負荷５０とバッテリ３０とが切替部６０を介して電力を供給可能に接続されている場合において、切替部６０は、通常状態と当該通常状態よりも高い電流抑制効果を有する電流抑制状態との間で切り替え可能となっている。また、制御部１２０は、負荷駆動モードにおいて、電源システム１の電気的接続状態を、受電部４０の出力電力に応じて、受電部４０及び負荷５０とバッテリ３０とが電流抑制状態となっている切替部６０を介して電力を供給可能に接続された第１接続状態にする。それにより、切替部６０に対して負荷５０側とバッテリ３０側との間での電圧の差が過度に大きくなることを抑制することができるので、切替部６０を通常状態に切り替える際に正極側リレー６１の溶着が抑制される状態にすることができる。さらに、バッテリ３０の入出力電流を抑制することができるので、バッテリ３０の充放電が繰り返されることに起因するバッテリ３０の劣化を抑制することができる。よって、バッテリ３０の劣化を適切に抑制することができる。

また、本実施形態に係る電源システム１では、制御部１２０は、負荷駆動モードにおいて、電源システム１の電気的接続状態を第１接続状態にしている時に、バッテリ３０の入出力電流が抑制されるように、受電部４０の電圧を制御することが好ましい。それにより、例えば、電力効率を優先して受電部４０の電圧を制御する場合と比較して、バッテリ３０の入出力電流を効果的に抑制することができる。

また、本実施形態に係る電源システム１では、制御部１２０は、負荷駆動モードにおいて、受電部４０の出力電力が基準電力以下であると判定された場合に、電源システム１の電気的接続状態を第１接続状態にし、受電部４０の出力電力が基準電力を超えると判定された場合に、電源システム１の電気的接続状態を、受電部４０及び負荷５０とバッテリ３０とが通常状態となっている切替部６０を介して電力を供給可能に接続された第２接続状態にすることが好ましい。それにより、負荷５０の消費電力を受電部４０の出力電力のみによって賄うことができる場合には、電源システム１の電気的接続状態を第１接続状態にすることにより、バッテリ３０の入出力電流を抑制することができ、一方、負荷５０の消費電力を受電部４０の出力電力のみによっては賄うことが困難な場合には、電源システム１の電気的接続状態を第２接続状態にすることにより、負荷５０に供給される電力が不足することを抑制することができる。さらに、電源システム１の電気的接続状態を第２接続状態にするより事前に電源システム１の電気的接続状態を第１接続状態にしておくことができるので、正極側リレー６１の溶着を抑制することができる。

また、本実施形態に係る電源システム１では、制御部１２０は、負荷駆動モードにおいて、受電部４０の出力電力が基準電力を超えると判定された場合であっても、切替部６０に対して負荷５０側の電圧の単位時間あたりの低下量が基準低下量より大きいと判定された場合には、電源システム１の電気的接続状態を第２接続状態にすることを禁止することが好ましい。ここで、切替部６０に対して負荷５０側の電圧の単位時間あたりの低下量が基準低下量より大きい場合は、切替部６０に対して負荷５０側とバッテリ３０側との間での電圧の差が過度に大きくなる可能性が比較的高い場合に相当する。ゆえに、このような場合に電源システム１の電気的接続状態を第２接続状態にすることを禁止することによって、正極側リレー６１の溶着を効果的に抑制することができる。

また、本実施形態に係る電源システム１では、制御部１２０は、負荷駆動モードにおいて、電源システム１の電気的接続状態を第２接続状態にした後、基準時間が経過するまでの間、受電部４０の出力電力にかかわらず電源システム１の電気的接続状態を第２接続状態に維持することが好ましい。それにより、電源システム１の電気的接続状態が第１接続状態と第２接続状態との間で過剰な頻度で切り替えられることに伴い、正極側リレー６１の開閉動作が過剰な頻度で行われることを抑制することができる。ゆえに、正極側リレー６１の開閉動作に起因する損耗を抑制することができる。

また、本実施形態に係る電源システム１では、制御部１２０は、負荷駆動モードにおいて、電源システム１の電気的接続状態を第２接続状態にした後、バッテリ３０の残存容量が基準残存容量に到達するまでの間、受電部４０の出力電力にかかわらず電源システム１の電気的接続状態を第２接続状態に維持することが好ましい。それにより、第２接続状態において、バッテリ３０から負荷５０への電力の供給が行われることに起因して低下したバッテリ３０の残存容量を適切に回復させることができる。つまり、バッテリ３０の残存容量の低下を抑制することができる。

また、本実施形態に係る電源システム１では、制御部１２０は、負荷駆動モードにおいて、受電部４０の出力電力が基準電力より小さい閾値以下である判定された場合に、電源システム１の電気的接続状態を、受電部４０及び負荷５０とバッテリ３０とが切替部６０により電気的に遮断された第３接続状態にすることが好ましい。それにより、受電部４０の出力電力が基準電力以下であり、かつ、閾値以下である場合に、電源システム１の電気的接続状態を第３接続状態にすることによって、バッテリ３０の入出力電流を効果的に抑制することができる。

また、本実施形態に係る電源システム１では、切替部６０は、互いに並列に接続されているリレー（具体的には、正極側リレー６１）及び当該リレーよりも高い電流抑制効果を有する電流抑制部６５を含み、第１接続状態は、当該リレーが開放され受電部４０及び負荷５０とバッテリ３０とが電流抑制部６５を介して電力を供給可能に接続された接続状態であることが好ましい。それにより、負荷５０とバッテリ３０との間での電力の供給が生じ得るものの、負荷５０とバッテリ３０との間を流れる電流を電流抑制部６５によって抑制することができる。ゆえに、切替部６０に対して負荷５０側とバッテリ３０側との間での電圧の差が過度に大きくなることを抑制することを適切に実現することができる。

また、本実施形態に係る電源システム１では、第２接続状態は、受電部４０及び負荷５０とバッテリ３０とが上記リレー（つまり、電流抑制部６５と並列に接続されているリレー）を介して電力を供給可能に接続された接続状態であることが好ましい。それにより、負荷５０とバッテリ３０との間で電流が抑制されない状態での電力の供給を適切に実現することができる。

＜４．むすび＞
以上説明したように、本実施形態に係る電源システム１では、制御部１２０は、受電部４０が受電可能な状態で受電部４０に対して並列にバッテリ３０と接続される負荷５０の駆動を許可する負荷駆動モードにおいて、電源システム１の電気的接続状態を、受電部４０の出力電力に応じて、受電部４０及び負荷５０とバッテリ３０とが電流抑制状態となっている切替部６０を介して電力を供給可能に接続された第１接続状態にする。それにより、切替部６０を通常状態に切り替える際に正極側リレー６１の溶着が抑制される状態にしつつ、バッテリ３０の充放電が繰り返されることに起因するバッテリ３０の劣化を抑制することができる。よって、バッテリ３０の劣化を適切に抑制することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は応用例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

具体的には、上記では図１を参照して、電源システム１について説明したが、図１に示される電源システム１は、あくまでも本発明に係る電源システムの一例に過ぎず、本発明に係る電源システムは、図１に示される電源システム１に対して構成要素の追加、削除又は変更等の各種変更を適宜加えたものであってよい。

例えば、図１では、理解を容易にするために、インバータ２０とバッテリ３０との間に介在する構成要素が省略されているが、インバータ２０とバッテリ３０との間には、インバータ２０とバッテリ３０との電気的な接続を断接するインバータ用切替部が設けられていてもよい。なお、図１では、インバータ２０及び駆動用モータ１０が切替部６０に対してバッテリ３０側に設けられているが、インバータ２０及び駆動用モータ１０が切替部６０に対して負荷５０側に設けられていてもよく、その場合、切替部６０によってインバータ２０とバッテリ３０との電気的な接続を断接することができるので、上記インバータ用切替部を切替部６０とは別に設ける必要性をなくすことができ、コストを低減することができる。

また、本明細書においてフローチャートを用いて説明した処理は、必ずしもフローチャートに示された順序で実行されなくてもよい。また、追加的な処理ステップが採用されてもよく、一部の処理ステップが省略されてもよい。

１ 電源システム
１０ 駆動用モータ
２０ インバータ
３０ バッテリ
４０ 受電部
５０ 負荷
６０ 切替部
６１ 正極側リレー
６２ 負極側リレー
６５ 電流抑制部
６５ａ プリチャージ抵抗
６５ｂ プリチャージリレー
７１ 受電部センサ
７２ バッテリセンサ
１００ 制御装置
１１０ 取得部
１２０ 制御部
１２１ 受電部制御部
１２２ 負荷制御部
１２３ 切替部制御部

Claims (9)

1. 駆動輪に伝達される動力を出力する駆動用モータに供給される電力を蓄電するバッテリと、
   前記バッテリと接続され、外部電源から送電される外部電力を受電可能な受電部と、
   前記受電部に対して並列に前記バッテリと接続される負荷と、
   前記受電部及び前記負荷と前記バッテリとの間に設けられ、前記受電部及び前記負荷と前記バッテリとの電気的な接続を断接する切替部と、
   前記受電部が受電可能な状態において、前記負荷の駆動を許可する負荷駆動モードを実行可能な制御部を含む制御装置と、
   を備える電源システムであって、
   前記受電部及び前記負荷と前記バッテリとが前記切替部を介して電力を供給可能に接続されている場合において、前記切替部は、通常状態と前記通常状態よりも高い電流抑制効果を有する電流抑制状態との間で切り替え可能となっており、
   前記制御部は、前記負荷駆動モードにおいて、前記電源システムの電気的接続状態を、前記受電部の出力電力に応じて、前記受電部及び前記負荷と前記バッテリとが前記電流抑制状態となっている前記切替部を介して電力を供給可能に接続された第１接続状態にする、
   電源システム。
2. 前記制御部は、前記負荷駆動モードにおいて、前記電源システムの電気的接続状態を前記第１接続状態にしている時に、前記バッテリの入出力電流が抑制されるように、前記受電部の電圧を制御する、
   請求項１に記載の電源システム。
3. 前記制御部は、前記負荷駆動モードにおいて、
   前記受電部の出力電力が基準電力以下であると判定された場合に、前記電源システムの電気的接続状態を前記第１接続状態にし、
   前記受電部の出力電力が前記基準電力を超えると判定された場合に、前記電源システムの電気的接続状態を、前記受電部及び前記負荷と前記バッテリとが前記通常状態となっている前記切替部を介して電力を供給可能に接続された第２接続状態にする、
   請求項１又は２に記載の電源システム。
4. 前記制御部は、前記負荷駆動モードにおいて、前記受電部の出力電力が前記基準電力を超えると判定された場合であっても、前記切替部に対して前記負荷側の電圧の単位時間あたりの低下量が基準低下量より大きいと判定された場合には、前記電源システムの電気的接続状態を前記第２接続状態にすることを禁止する、
   請求項３に記載の電源システム。
5. 前記制御部は、前記負荷駆動モードにおいて、前記電源システムの電気的接続状態を前記第２接続状態にした後、基準時間が経過するまでの間、前記受電部の出力電力にかかわらず前記電源システムの電気的接続状態を前記第２接続状態に維持する、
   請求項３又は４に記載の電源システム。
6. 前記制御部は、前記負荷駆動モードにおいて、前記電源システムの電気的接続状態を前記第２接続状態にした後、前記バッテリの残存容量が基準残存容量に到達するまでの間、前記受電部の出力電力にかかわらず前記電源システムの電気的接続状態を前記第２接続状態に維持する、
   請求項３〜５のいずれか一項に記載の電源システム。
7. 前記制御部は、前記負荷駆動モードにおいて、前記受電部の出力電力が前記基準電力より小さい閾値以下である判定された場合に、前記電源システムの電気的接続状態を、前記受電部及び前記負荷と前記バッテリとが前記切替部により電気的に遮断された第３接続状態にする、
   請求項３〜６のいずれか一項に記載の電源システム。
8. 前記切替部は、互いに並列に接続されているリレー及び当該リレーよりも高い電流抑制効果を有する電流抑制部を含み、
   前記第１接続状態は、前記リレーが開放され前記受電部及び前記負荷と前記バッテリとが前記電流抑制部を介して電力を供給可能に接続された接続状態である、
   請求項３〜７のいずれか一項に記載の電源システム。
9. 前記第２接続状態は、前記受電部及び前記負荷と前記バッテリとが前記リレーを介して電力を供給可能に接続された接続状態である、
   請求項８に記載の電源システム。

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