JP6613997B2 - 電源装置 - Google Patents
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Description
図1に示すように、本電源システムは、回転電機10、鉛蓄電池11、リチウムイオン蓄電池12、第1電気負荷14、第2電気負荷13、第1スイッチ部20、第2スイッチ部30を備えている。このうち、リチウムイオン蓄電池12、第1スイッチ部20及び第2スイッチ部30は、図示しない筐体(収容ケース)に収容されることで一体化され、電池ユニットUとして構成されている。
上記において、各蓄電池11,12の充放電が個別に制御されることによって、各蓄電池11,12のSOCにばらつきが生じる可能性がある。また蓄電池11,12の各々において過充電(過放電)となる電圧が異なる場合がある。そのため、各蓄電池11,12の充電時には、一方の蓄電池のSOCが過充電状態(過放電状態)となることを避けるために、他方の蓄電池の充電が停止されると、他の蓄電池において未だ充電可能な状態であるのに、その充電状態が制限されることが生じうる。
電池特性の異なる2つの鉛蓄電池11、リチウムイオン蓄電池12を用いる場合、各蓄電池11,12において、使用可能な開放電圧OCVの上限値(上限電圧)が異なっていることがあると考えられる。この場合、両蓄電池11,12を同時に充電する場合に、一方の蓄電池の電圧が上限電圧となった場合には、他方の蓄電池がまだ充電可能な状態で、充電が停止されてしまう。また、一方の蓄電池の電圧が上限電圧となってからも、他方の蓄電池の充電が継続される場合には、一方の蓄電池の電圧が上限電圧を超えて印加される過充電状態となる不都合が生じうる。
図12は、本実施形態における電源システムの電気回路図である。図12では、上述の図1との違いとして、大電流入出力端子である第1端子T1及び第2端子T2の間に、並列に2つ接続経路L1,L11が設けられており、そのうち接続経路L1に第1スイッチ部20が設けられ、並列経路としての接続経路L11に第3スイッチ部60が設けられている。第1スイッチ部20は既述の開閉手段である。第3スイッチ部60は、鉛蓄電池11及びリチウムイオン蓄電池12の間において第1スイッチ部20に並列に設けられる開閉手段である。
・上記の第1実施形態では、鉛蓄電池11とリチウムイオン蓄電池12との間の電気経路において、第1スイッチ部20の両側のうちリチウムイオン蓄電池12の側に発電機としての回転電機10(ISG等)を接続する構成としたが、この構成を変更してもよい。例えば、図10に示すように、鉛蓄電池11の側に発電機としての回転電機10aを接続する構成としてもよい。この場合、鉛蓄電池11側で地絡が生じた場合には、スイッチ21をオフ、スイッチ22をオンにすることで、鉛蓄電池11から第1電気負荷14への放電が停止されたとしても、リチウムイオン蓄電池12から第1電気負荷14に放電できる。同様にリチウムイオン蓄電池12側で地絡が生じた場合には、スイッチ21をオン、スイッチ22をオフにすることで、リチウムイオン蓄電池12から第1電気負荷14への放電が停止されたとしても、鉛蓄電池11から第1電気負荷14に放電できる。
Claims (20)
- 発電機能を備えた回転電機(10)に対して並列接続された第1蓄電池(11)と第2蓄電池(12)とを備える電源システムに適用され、
前記第1蓄電池及び前記第2蓄電池の間の電気経路(L1)に、互いのダイオード成分の順方向を向かい合わせに接続した第1スイッチ(21)及び第2スイッチ(22)の直列接続体と、
前記第1スイッチと前記第2スイッチとの中間点であって電気負荷(14)を接続する接続点(P1)と、
前記第1スイッチと前記第2スイッチとを個別にオンオフするスイッチ制御手段(40)と、
を備える電源装置。 - 前記スイッチ制御手段は、前記各蓄電池のうち前記電気負荷に対する放電を優先する蓄電池側のスイッチをオン、前記電気負荷に対する放電を優先しない蓄電池側のスイッチをオフにする請求項1に記載の電源装置。
- 前記回転電機は、力行駆動が可能であり、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチの直列接続体と前記第2蓄電池との間に接続されており、
前記スイッチ制御手段は、前記回転電機が力行駆動される状態で、前記第1スイッチをオン、前記第2スイッチをオフにする請求項1又は2に記載の電源装置。 - 前記回転電機は、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチの直列接続体と前記第2蓄電池との間に接続されており、
前記スイッチ制御手段は、前記回転電機の発電による充電時に、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチの両方をオンにする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電源装置。 - 前記第1蓄電池及び前記第2蓄電池の間において前記直列接続体に並列に設けられる開閉手段(60)を備え、
前記スイッチ制御手段は、前記回転電機の発電による充電時に、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチの少なくとも一方をオン、前記開閉手段をオンにする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電源装置。 - 前記第1蓄電池及び前記第2蓄電池の間において、前記直列接続体が設けられる前記電気経路は、前記電気負荷の要求電力に応じた電流を流す負荷給電経路であり、前記開閉手段が設けられる並列経路(L11)は、前記負荷給電経路よりも大電流の通電を許容する大電流経路である請求項5に記載の電源装置。
- 前記第1スイッチ及び前記第2スイッチのいずれかにおける故障の有無を判定する故障判定手段(40)と、
前記第1スイッチ及び前記第2スイッチのいずれかが故障したと判定された場合に、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチのうち故障していない方のスイッチをオン、前記開閉手段をオンにするフェイルセーフ手段(40)と、
を備える請求項5又は6に記載の電源装置。 - 前記第1蓄電池と前記第2蓄電池とを電気接続する前記電気経路における地絡の有無を判定する地絡判定手段(40)を備え、
前記スイッチ制御手段は、前記第1スイッチよりも前記第1蓄電池側で地絡が生じた場合には前記第1スイッチをオフにし、前記第2スイッチよりも前記第2蓄電池側で地絡が生じた場合には前記第2スイッチをオフにする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の電源装置。 - 前記第1スイッチ及び前記第2スイッチは、それぞれ複数の半導体スイッチの並列接続体にて構成されており、
前記スイッチ制御手段は、前記第1蓄電池及び前記第2蓄電池の充電の優先度に応じて、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチにおいて前記複数の半導体スイッチのうちいずれをオンするかを切り替える請求項1乃至8のいずれか1項に記載の電源装置。 - 前記第1蓄電池及び前記第2蓄電池は、各々異なる上限電圧が定められており、
前記スイッチ制御手段は、前記第1蓄電池及び前記第2蓄電池の充電に際し、前記上限電圧の低い側の一方の蓄電池が上限電圧に達するまでは、前記第1蓄電池及び前記第2蓄電池の両方に対する充電を行い、その一方の蓄電池が上限電圧に達した後に、前記上限電圧の高い側の他方の蓄電池を優先して充電するように、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチのオンオフを制御する請求項1乃至9のいずれか1項に記載の電源装置。 - 前記第1蓄電池及び前記第2蓄電池は、各々異なる上限電圧が定められており、
前記スイッチ制御手段は、前記上限電圧の低い側の蓄電池の温度が所定未満の場合には、前記上限電圧の低い側の蓄電池の前記スイッチをオフ、前記上限電圧の高い側の蓄電池の前記スイッチをオンにする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の電源装置。 - 前記スイッチ制御手段は、前記第1蓄電池及び前記第2蓄電池のうち、前記上限電圧の低い側の蓄電池の電圧が当該上限電圧に達する場合には、当該上限電圧の低い側の蓄電池のスイッチをオフ、前記上限電圧の高い蓄電池側のスイッチをオンにする請求項11に記載の電源装置。
- 前記第1スイッチ及び前記第2スイッチの直列接続体に対して接続されるとともに、前記第2蓄電池に対して直列接続された第2開閉手段(30)を備え、
前記スイッチ制御手段は、前記第2蓄電池による充放電を許可する場合には前記第2開閉手段をオンとし、前記第2蓄電池の充放電を禁止する場合には前記第2開閉手段をオフとする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の電源装置。 - 前記第2開閉手段は、互いのダイオード成分の順方向を逆に接続した第3スイッチ(31a)及び第4スイッチ(31b)の直列接続体を備える請求項13に記載の電源装置。
- 前記スイッチ制御手段は、前記第2蓄電池の充放電を禁止する場合に、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチの少なくとも一方をオン、前記第2開閉手段をオフ、前記第1蓄電池及び前記第2蓄電池の間において前記直列接続体に並列に設けられる開閉手段(60)をオンとする請求項13又は14に記載の電源装置。
- 前記第1蓄電池の充電状態と、前記第2蓄電池の充電状態との比較により、前記第1蓄電池及び第2蓄電池の充電の優先度を判定する優先度判定手段(40)を備える請求項1乃至15のいずれか1項に記載の電源装置。
- 発電機能を備えた回転電機(10)に対して並列接続された第1蓄電池(11)と第2蓄電池(12)とを備える電源システムに適用され、
前記第1蓄電池及び前記第2蓄電池の間の電気経路(L1)に、互いのダイオード成分の順方向を向かい合わせに接続した第1スイッチ(21)及び第2スイッチ(22)の直列接続体と、
前記第1スイッチと前記第2スイッチとの中間点であって電気負荷(14)を接続する接続点(P1)と、
前記第1蓄電池の充電状態と、前記第2蓄電池の充電状態との比較により、前記第1蓄電池及び第2蓄電池の充電の優先度を判定する優先度判定手段(40)と、
を備える電源装置。 - 前記第1蓄電池は、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチの直列接続体を介さずに、前記電気負荷よりも要求電力の大きい第2電気負荷(13)に接続されている請求項1乃至17のいずれか1項に記載の電源装置。
- 前記第2電気負荷はエンジンを始動させるスタータ装置であり、
前記第1蓄電池の蓄電容量は第2蓄電池の蓄電容量よりも大きい請求項18に記載の電源装置。 - 前記第2蓄電池の充放電性能は前記第1蓄電池の充放電性能よりも高い請求項1乃至19のいずれか1項に記載の電源装置。
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