JP7034560B2 - 電源装置 - Google Patents

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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、第一電池モジュールと、第二電池モジュールとを備え、第一及び第二電池モジュールを充放電する場合に、第一及び第二電池モジュールの接続を直列又は並列に接続する急速充電装置が記載されている。
特開２０１８－３３２６３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、例えば、第一及び第二電池モジュールの充電率が異なる状態で、第一及び第二電池モジュールの接続を並列に接続した場合に、適正に充電でき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、適正に充放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、本発明に係るは、車両に搭載され電力を蓄電可能な第１バッテリと、前記車両に搭載され電力を蓄電可能な第２バッテリと、直列接続スイッチ、第１並列接続スイッチ、第２並列接続スイッチ、及び、第３並列接続スイッチを切り替えることで、前記第１バッテリ及び前記第２バッテリを直列に接続する直列回路、又は、前記第１バッテリ及び前記第２バッテリを並列に接続する第１並列回路に切り替え可能な切替部と、外部充電器に接続され前記外部充電器から供給される電力を入力する入力部と、前記切替部を制御し前記直列回路又は前記第１並列回路に切り替える制御部と、を備え、前記直列接続スイッチは、前記第２バッテリの正極と前記第１バッテリの負極との間に設けられ前記第２バッテリの正極と前記第１バッテリの負極との間を通電又は遮断し、前記第１並列接続スイッチは、第１寄生ダイオードを有し前記第１寄生ダイオードの第１カソード端子が前記第１バッテリの正極に接続され且つ前記第１寄生ダイオードの第１アノード端子が前記入力部の正極に接続され、前記第１バッテリの正極と前記入力部の正極との間を通電又は遮断し、前記第２並列接続スイッチは、第２寄生ダイオードを有し前記第２寄生ダイオードの第２カソード端子が前記第２バッテリの正極に接続され且つ前記第２寄生ダイオードの第２アノード端子が前記入力部の正極に接続され、前記第２バッテリの正極と前記入力部の正極との間を通電又は遮断し、前記第３並列接続スイッチは、前記第１バッテリの負極と前記第２バッテリの負極との間に設けられ前記第１バッテリの負極と前記第２バッテリの負極との間を通電又は遮断し、前記制御部は、前記第１バッテリ及び前記第２バッテリを充電する場合、前記切替部を制御して前記第１並列回路に切り替え、前記第１カソード端子及び前記第１アノード端子に印加される電圧に基づいて前記第１並列接続スイッチを制御し、更に、前記第２カソード端子及び前記第２アノード端子に印加される電圧に基づいて前記第２並列接続スイッチを制御することを特徴とする。
上記電源装置において、前記制御部は、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、前記第１カソード端子に印加される電圧が、前記第１アノード端子に印加される電圧未満の場合、前記第１並列接続スイッチをＯＮし、前記第１バッテリの正極と前記入力部の正極との間を通電し、前記第１カソード端子に印加される電圧が、前記第１アノード端子に印加される電圧以上の場合、前記第１並列接続スイッチをＯＦＦし、前記第１バッテリの正極と前記入力部の正極との間を遮断し、前記第２カソード端子に印加される電圧が、前記第２アノード端子に印加される電圧未満の場合、前記第２並列接続スイッチをＯＮし、前記第２バッテリの正極と前記入力部の正極との間を通電し、前記第２カソード端子に印加される電圧が、前記第２アノード端子に印加される電圧以上の場合、前記第２並列接続スイッチをＯＦＦし、前記第２バッテリの正極と前前記入力部の正極との間を遮断することが好ましい。
上記電源装置において、前記第３並列接続スイッチは、第３寄生ダイオードを有し前記第３寄生ダイオードの第３カソード端子が前記直列接続スイッチを介して前記第２バッテリの正極に接続され且つ前記第３寄生ダイオードの第３アノード端子が前記第２バッテリの負極に接続され、前記制御部は、前記第３カソード端子に印加される電圧が、前記第３アノード端子に印加される電圧未満の場合、前記第３並列接続スイッチをＯＮし、前記第２バッテリの正極と負極との間を通電し、前記第３カソード端子に印加される電圧が、前記第３アノード端子に印加される電圧以上の場合、前記第３並列接続スイッチをＯＦＦし、前記第２バッテリの正極と負極との間を遮断することが好ましい。
上記電源装置において、前記切替部は、第４並列接続スイッチ、第５並列接続スイッチ、及び、前記第３並列接続スイッチを切り替えることで、前記第１バッテリ及び前記第２バッテリを並列に接続する第２並列回路に切り替え可能であり、前記制御部は、前記第１バッテリ及び前記第２バッテリを充電する場合、前記切替部を制御し、前記第１並列回路又は前記第２並列回路の一方の回路により充電し且つ前記第１並列回路又は前記第２並列回路の他方の回路により充電しないことが好ましい。
本発明に係る電源装置は、第１バッテリの充電率と第２バッテリの充電率が異なる状態で並列回路を形成してバッテリ充電する際に、第１バッテリ又は第２バッテリの一方から他方に逆流する電流を抑制することができ、この結果、適正に充放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概略図である。 図２は、実施形態に係る電源装置の一部の構成例を示す概略図である。 図３は、実施形態に係る直列回路の構成例を示す概略図である。 図４は、実施形態に係る並列回路の構成例を示す概略図である。 図５は、実施形態に係る電源装置の一部の構成例を示す回路図である。 図６は、実施形態に係る電圧モニター回路の構成例を示す回路図である。 図７は、実施形態に係る電圧モニター回路の構成例を示す回路図である。 図８は、実施形態に係る４００Ｖ充電の動作例を示すフローチャートである。 図９は、実施形態の変形例に係る電源装置の構成例を示す概略図である。
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の構成例を示す概略図である。図２は、実施形態に係る電源装置１の一部の構成例を示す概略図である。図３は、実施形態に係る直列回路Ｐの構成例を示す概略図である。図４は、実施形態に係る並列回路Ｑ１の構成例を示す概略図である。図５は、実施形態に係る電源装置１の一部の構成例を示す回路図である。図６は、実施形態に係る電圧モニター回路６１の構成例を示す回路図である。図７は、実施形態に係る電圧モニター回路６３の構成例を示す回路図である。
電源装置１は、車両に搭載され、当該車両に設けられたフロントＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）３、リアＰＣＵ４等の負荷部に電力を供給するものである。ここで、車両は、例えば、ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ＰＨＥＶ（Ｐｌｕｇ－ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）等の電動車両である。電源装置１は、例えば、外部充電器のコネクタが車両の４００Ｖインレット２１に接続され、４００Ｖインレット２１を介して外部充電器から供給される電力をバッテリユニット１０に充電する。そして、電源装置１は、充電した電力をフロントＰＣＵ３及びリアＰＣＵ４等の負荷部に供給する。以下、電源装置１について詳細に説明する。
電源装置１は、例えば、図１～図５に示すように、バッテリユニット１０と、入力部としての４００Ｖインレット２１と、メイン切替部３０と、充電切替部４０と、切替部としてのバッテリ切替部５０と、制御部６０とを備える。
バッテリユニット１０は、直流電力を充放電可能な蓄電池の集合体である。バッテリユニット１０は、例えば、第１バッテリ１１と、第２バッテリ１２とを含んで構成される。第１バッテリ１１は、直流電力を充放電可能な蓄電池であり、複数の電池セルを有する。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。
第２バッテリ１２は、上述の第１バッテリ１１と同等に構成されている。つまり、第２バッテリ１２は、直流電力を充放電可能な蓄電池であり、複数の電池セルを有する。第２バッテリ１２の各電池セルは、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。第２バッテリ１２の各電池セルは、隣接する電池セルと互いに直列に接続されている。第２バッテリ１２は、第１バッテリ１１と同等の放電容量を有している。
バッテリユニット１０は、第１バッテリ１１及び第２バッテリ１２が直列に接続された直列回路Ｐ（図３参照）、又は、並列に接続された並列回路Ｑ１（図４参照）に切り替えられる。バッテリユニット１０は、直列回路Ｐ又は並列回路Ｑ１に切り替えられた状態で外部充電器に接続され、当該外部充電器から供給される電力を充電する。また、バッテリユニット１０は、直列回路Ｐに切り替えられた状態でフロントＰＣＵ３及びリアＰＣＵ４に接続され、充電した電力をフロントＰＣＵ３及びリアＰＣＵ４に供給する。
充電インレット２０は、外部充電器から供給される電力を入力する充電ポートである。充電インレット２０は、入力部としての４００Ｖインレット２１と、８００Ｖインレット２２とを含んで構成される（図１参照）。４００Ｖインレット２１は、４００Ｖの電圧の外部充電器に対応している。４００Ｖインレット２１は、充電切替部４０（充電リレー４１、並列接続リレー５１）を介してバッテリユニット１０に接続されている。４００Ｖインレット２１は、外部充電器のコネクタが挿し込まれることで当該外部充電器に電気的に接続され、当該外部充電器から供給される電力を入力する。４００Ｖインレット２１は、入力した電力を充電切替部４０を介してバッテリユニット１０に出力する。
８００Ｖインレット２２は、８００Ｖの電圧の外部充電器に対応している。８００Ｖインレット２２は、充電切替部４０（充電リレー４３、４４）を介してバッテリユニット１０に接続されている。８００Ｖインレット２２は、外部充電器のコネクタが挿し込まれることで当該外部充電器に電気的に接続され、当該外部充電器から供給される電力を入力する。８００Ｖインレット２２は、入力した電力を充電切替部４０を介してバッテリユニット１０に出力する。
メイン切替部３０は、バッテリユニット１０と、フロントＰＣＵ３及びリアＰＣＵ４との間で流れる電流を通電又は遮断するものである。メイン切替部３０は、メインリレー３１と、メインリレー３２と、メインリレー３３と、メインリレー３４とを含んで構成される。メインリレー３１～３４は、例えば、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ-Ｏｘｉｄｅ-Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ-ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であり、電流を通電又は遮断する。メインリレー３１は、第１バッテリ１１の正極とフロントＰＣＵ３の正極との間に設けられている。メインリレー３１は、制御部６０によりＯＮされ、第１バッテリ１１の正極からフロントＰＣＵ３に流れる電流を通電する。また、メインリレー３１は、制御部６０によりＯＦＦされ、第１バッテリ１１の正極からフロントＰＣＵ３に流れる電流を遮断する。メインリレー３２は、第２バッテリ１２の負極とフロントＰＣＵ３の負極との間に設けられている。メインリレー３２は、制御部６０によりＯＮされ、第２バッテリ１２の負極からフロントＰＣＵ３に流れる電流を通電する。また、メインリレー３２は、制御部６０によりＯＦＦされ、第２バッテリ１２の負極からフロントＰＣＵ３に流れる電流を遮断する。
メインリレー３３は、第１バッテリ１１の正極とリアＰＣＵ４の正極との間に設けられている。メインリレー３１は、制御部６０によりＯＮされ、第１バッテリ１１の正極からリアＰＣＵ４に流れる電流を通電する。また、メインリレー３１は、制御部６０によりＯＦＦされ、第１バッテリ１１の正極からリアＰＣＵ４に流れる電流を遮断する。メインリレー３４は、第２バッテリ１２の負極とリアＰＣＵ４の負極との間に設けられている。メインリレー３４は、制御部６０によりＯＮされ、第２バッテリ１２の負極からリアＰＣＵ４に流れる電流を通電する。また、メインリレー３４は、制御部６０によりＯＦＦされ、第２バッテリ１２の負極からリアＰＣＵ４に流れる電流を遮断する。
充電切替部４０は、充電インレット２０とバッテリユニット１０との間で流れる電流を通電又は遮断するものである。充電切替部４０は、充電リレー４１と、並列接続リレー５１と、充電リレー４３と、充電リレー４４とを含んで構成される。充電リレー４１、４３、４４及び並列接続リレー５１は、例えば、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴであり、電流を通電又は遮断する。
並列接続リレー５１は、第１バッテリ１１の正極と４００Ｖインレット２１の正極との間に設けられている。並列接続リレー５１は、制御部６０によりＯＮされ、第１バッテリ１１の正極から４００Ｖインレット２１の正極に流れる電流を通電する。また、並列接続リレー５１は、制御部６０によりＯＦＦされ、第１バッテリ１１の正極から４００Ｖインレット２１の正極に流れる電流を遮断する。
充電リレー４１は、第１及び第２バッテリ１１、１２の負極と４００Ｖインレット２１の負極との間に設けられている。充電リレー４１は、制御部６０によりＯＮされ、第１及び第２バッテリ１１、１２の負極から４００Ｖインレット２１の負極に流れる電流を通電する。また、充電リレー４１は、制御部６０によりＯＦＦされ、第１及び第２バッテリ１１、１２の負極から４００Ｖインレット２１の負極に流れる電流を遮断する。
充電リレー４３は、第１バッテリ１１の正極と８００Ｖインレット２２の正極との間に設けられている。充電リレー４３は、制御部６０によりＯＮされ、第１バッテリ１１の正極から８００Ｖインレット２２の正極に流れる電流を通電する。また、充電リレー４３は、制御部６０によりＯＦＦされ、第１バッテリ１１の正極から８００Ｖインレット２２の正極に流れる電流を遮断する。
充電リレー４４は、第２バッテリ１２の負極と８００Ｖインレット２２の負極との間に設けられている。充電リレー４４は、制御部６０によりＯＮされ、第２バッテリ１２の負極から８００Ｖインレット２２の負極に流れる電流を通電する。また、充電リレー４４は、制御部６０によりＯＦＦされ、第２バッテリ１２の負極から８００Ｖインレット２２の負極に流れる電流を遮断する。
バッテリ切替部５０は、第１バッテリ１１と第２バッテリ１２との接続を切り替えるものである。バッテリ切替部５０は、並列接続リレー５１と、並列接続リレー５２と、並列接続リレー５３と、直列接続リレー５６とを含んで構成される。
直列接続リレー５６は、第２バッテリ１２の正極と第１バッテリ１１の負極との間に設けられている。直列接続リレー５６は、制御部６０によりＯＮされ、第２バッテリ１２の正極と第１バッテリ１１の負極との間を通電する。また、直列接続リレー５６は、制御部６０によりＯＦＦされ、第２バッテリ１２の正極と第１バッテリ１１の負極との間を遮断する。
並列接続リレー５１は、第１バッテリ１１の正極と４００Ｖインレット２１の正極との間に設けられている。並列接続リレー５１は、第１寄生ダイオードＤ１を有し、当該第１寄生ダイオードＤ１の第１カソード端子ｃｄ１が第１バッテリ１１の正極に接続され、且つ、第１寄生ダイオードＤ１の第１アノード端子ａｄ１が４００Ｖインレット２１の正極及び第２バッテリ１２の正極に接続されている。並列接続リレー５１は、制御部６０によりＯＮされ、第１バッテリ１１の正極と、４００Ｖインレット２１の正極及び第２バッテリ１２の正極との間を通電する。また、並列接続リレー５１は、制御部６０によりＯＦＦされ、第１バッテリ１１の正極と、４００Ｖインレット２１の正極及び第２バッテリ１２の正極との間を遮断する。
並列接続リレー５２は、第２バッテリ１２の正極と４００Ｖインレット２１の正極との間に設けられている。並列接続リレー５２は、第２寄生ダイオードＤ２を有し、当該第２寄生ダイオードＤ２の第２カソード端子ｃｄ２が第２バッテリ１２の正極に接続され、且つ、第２寄生ダイオードＤ２の第２アノード端子ａｄ２が４００Ｖインレット２１の正極及び第１バッテリ１１の正極に接続されている。並列接続リレー５２は、制御部６０によりＯＮされ、第２バッテリ１２の正極と、４００Ｖインレット２１の正極及び第１バッテリ１１の正極との間を通電する。また、並列接続リレー５２は、制御部６０によりＯＦＦされ、第２バッテリ１２の正極と、４００Ｖインレット２１の正極及び第１バッテリ１１の正極との間を遮断する。
並列接続リレー５３は、第１バッテリ１１の負極と第２バッテリ１２の負極との間に設けられている。並列接続リレー５３は、第３寄生ダイオードＤ３を有している。第３寄生ダイオードＤ３の第３カソード端子ｃｄ３は、第１バッテリ１１の負極に接続され、且つ、直列接続リレー５６を介して第２バッテリ１２の正極に接続されている。第３寄生ダイオードＤ３の第３アノード端子ａｄ３は、第２バッテリ１２の負極に接続され、且つ、充電リレー４１を介して４００Ｖインレット２１の負極に接続されている。並列接続リレー５３は、制御部６０によりＯＮされ、第１バッテリ１１の負極と、第２バッテリ１２の負極及び４００Ｖインレット２１の負極との間を通電する。また、並列接続リレー５３は、制御部６０によりＯＦＦされ、第１バッテリ１１の負極と、第２バッテリ１２の負極及び４００Ｖインレット２１の負極との間を遮断する。
バッテリ切替部５０は、上述した並列接続リレー５１、並列接続リレー５２、並列接続リレー５３、及び、直列接続リレー５６を切り替えることで、第１バッテリ１１及び第２バッテリ１２を直列に接続した直列回路Ｐ、又は、第１バッテリ１１及び第２バッテリ１２を並列に接続した並列回路Ｑ１に切り替える。
バッテリ切替部５０は、例えば、図３に示すように、直列接続リレー５６をＯＮし、且つ、並列接続リレー５１、並列接続リレー５２、及び、並列接続リレー５３をＯＦＦすることで、第１バッテリ１１及び第２バッテリ１２を直列に接続した直列回路Ｐを形成する。また、バッテリ切替部５０は、図４に示すように、並列接続リレー５１、並列接続リレー５２、及び、並列接続リレー５３をＯＮし、且つ、直列接続リレー５６をＯＦＦすることで、第１バッテリ１１及び第２バッテリ１２を並列に接続した並列回路Ｑ１を形成する。
制御部６０は、メイン切替部３０、充電切替部４０、及び、バッテリ切替部５０を制御するものである。制御部６０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６０は、メイン切替部３０を制御し、バッテリユニット１０と、フロントＰＣＵ３及びリアＰＣＵ４との間で流れる電流を通電又は遮断する。制御部６０は、充電切替部４０を制御し、４００Ｖインレット２１又は８００Ｖインレット２２とバッテリユニット１０との間で流れる電流を通電又は遮断する。制御部６０は、バッテリ切替部５０を制御し、第１バッテリ１１と第２バッテリ１２との接続を直列回路Ｐ又は並列回路Ｑ１に切り替える。
制御部６０は、電圧モニター回路６１～６３を含んで構成される（図５参照）。電圧モニター回路６１は、並列接続リレー５１の電圧を監視する回路である。電圧モニター回路６１は、第１カソード端子ｃｄ１及び第１アノード端子ａｄ１に印加される電圧に基づいて並列接続リレー５１を制御する。電圧モニター回路６１は、図６に示すように、昇圧回路６１ａと、比較回路６１ｂと、ドライバ回路６１ｃとを有する。昇圧回路６１ａは、４００Ｖインレット２１及びドライバ回路６１ｃに接続され、４００Ｖインレット２１から供給される電力に基づいてドライバ回路６１ｃを昇圧する。
比較回路６１ｂは、並列接続リレー５１の端子間に印加される電圧の比較結果を出力するものである。比較回路６１ｂは、正極端子が第１寄生ダイオードＤ１の第１アノード端子ａｄ１に接続され、負極端子が第１寄生ダイオードＤ１の第１カソード端子ｃｄ１に接続されている。比較回路６１ｂは、第１カソード端子ｃｄ１に印加される電圧と、第１アノード端子ａｄ１に印加される電圧との比較結果をドライバ回路６１ｃに出力する。比較回路６１ｂは、例えば、第１カソード端子ｃｄ１に印加される電圧が、第１アノード端子ａｄ１に印加される電圧未満の場合、並列接続リレー５１をＯＮするＯＮ信号をドライバ回路６１ｃに出力する。一方、比較回路６１ｂは、第１カソード端子ｃｄ１に印加される電圧が、第１アノード端子ａｄ１に印加される電圧以上の場合、並列接続リレー５１をＯＦＦするＯＦＦ信号をドライバ回路６１ｃに出力する。
ドライバ回路６１ｃは、並列接続リレー５１をＯＮ又はＯＦＦするものである。ドライバ回路６１ｃは、比較回路６１ｂの出力端子及び並列接続リレー５１のゲート端子に接続され、比較回路６１ｂの比較結果に基づいて並列接続リレー５１をＯＮ又はＯＦＦする。ドライバ回路６１ｃは、例えば、比較回路６１ｂからＯＮ信号が出力された場合、並列接続リレー５１のゲート端子にＯＮ電圧を印加し、当該並列接続リレー５１をＯＮする。これにより、第１バッテリ１１の正極と、４００Ｖインレット２１の正極及び第２バッテリ１２の正極との間は、通電する。一方、ドライバ回路６１ｃは、比較回路６１ｂからＯＦＦ信号が出力された場合、並列接続リレー５１のゲート端子にＯＦＦ電圧を印加し、当該並列接続リレー５１をＯＦＦする。これにより、第１バッテリ１１の正極と、４００Ｖインレット２１の正極及び第２バッテリ１２の正極との間は、遮断される。
電圧モニター回路６２は、図５に示すように、並列接続リレー５２の電圧を監視する回路である。電圧モニター回路６２は、上述した電圧モニター回路６１と同様の構成及び動作である。すなわち、電圧モニター回路６２は、第２カソード端子ｃｄ２及び第２アノード端子ａｄ２に印加される電圧に基づいて並列接続リレー５２を制御する。電圧モニター回路６２は、例えば、第２カソード端子ｃｄ２に印加される電圧が、第２アノード端子ａｄ２に印加される電圧未満の場合、並列接続リレー５２をＯＮし、第２バッテリ１２の正極と、４００Ｖインレット２１の正極及び第１バッテリ１１の正極との間を通電する。一方、電圧モニター回路６２は、第２カソード端子ｃｄ２に印加される電圧が、第２アノード端子ａｄ２に印加される電圧以上の場合、並列接続リレー５２をＯＦＦし、第２バッテリ１２の正極と、４００Ｖインレット２１の正極及び第１バッテリ１１の正極との間を遮断する。
電圧モニター回路６３は、図５に示すように、並列接続リレー５３の電圧を監視する回路である。電圧モニター回路６３は、例えば、図７に示すように、オフセット電源６３ａと、比較回路６３ｂと、論理積回路６３ｃと、ドライバ回路６３ｄとを有する。オフセット電源６３ａは、比較回路６３ｂの正極に所定の電圧（例えば１０Ｖ）を印加する電源である。オフセット電源６３ａは、直列接続リレー５６がＯＦＦしている場合、並列接続リレー５３の第３カソード端子ｃｄ３と第３アノード端子ａｄ３との間で電位差がないが、この場合に、並列接続リレー５３をＯＮするために第３アノード端子ａｄ３側に所定の電圧（例えば１０Ｖ）を印加する。つまり、オフセット電源６３ａは、第３アノード端子ａｄ３と第３カソード端子ｃｄ３との電位差がゼロのときに、第３アノード端子ａｄ３の電圧が第３カソード端子ｃｄ３の電圧よりも大きい場合にＯＮするという条件を満たすようにするために、第３アノード端子ａｄ３側に所定の電圧（例えば１０Ｖ）を印加する。
比較回路６３ｂは、並列接続リレー５３の端子間に印加される電圧の比較結果を出力するものである。比較回路６３ｂは、正極端子がオフセット電源６３ａを介して第３寄生ダイオードＤ３の第３アノード端子ａｄ３に接続され、負極端子が第３寄生ダイオードＤ３の第３カソード端子ｃｄ３に接続されている。比較回路６３ｂは、第３カソード端子ｃｄ３に印加される電圧と、第３アノード端子ａｄ３に印加される電圧との比較結果を論理積回路６３ｃに出力する。比較回路６３ｂは、例えば、第３カソード端子ｃｄ３に印加される電圧が、第３アノード端子ａｄ３に印加される電圧未満の場合、並列接続リレー５３をＯＮするＯＮ信号を論理積回路６３ｃに出力する。一方、比較回路６３ｂは、第３カソード端子ｃｄ３に印加される電圧が、第３アノード端子ａｄ３に印加される電圧以上の場合、並列接続リレー５１をＯＦＦするＯＦＦ信号を論理積回路６３ｃに出力する。
論理積回路６３ｃは、２つの信号の論理積を演算する回路である。論理積回路６３ｃは、並列接続リレー５３をＯＮ又はＯＦＦする外部信号と、比較回路６３ｂから出力されるＯＮ信号又はＯＦＦ信号との論理積を演算する。ここで、外部信号は、並列回路Ｑ１から直列回路Ｐに切り替える際に、直列接続リレー５６をＯＮする前に、並列接続リレー５３をＯＦＦ状態として短絡を防止するための信号である。論理積回路６３ｃは、外部信号がＯＮであり、且つ、比較回路６３ｂからＯＮ信号が出力された場合、並列接続リレー５３をＯＮするＯＮ信号をドライバ回路６３ｄに出力する。一方、論理積回路６３ｃは、外部信号又は比較回路６３ｂから出力される信号の少なくとも一方がＯＦＦの場合、並列接続リレー５３をＯＦＦするＯＦＦ信号をドライバ回路６３ｄに出力する。
ドライバ回路６３ｄは、並列接続リレー５３をＯＮ又はＯＦＦするものである。ドライバ回路６３ｄは、論理積回路６３ｃの出力端子及び並列接続リレー５３のゲート端子に接続され、論理積回路６３ｃの出力結果に基づいて並列接続リレー５３をＯＮ又はＯＦＦする。ドライバ回路６３ｄは、例えば、論理積回路６３ｃからＯＮ信号が出力された場合、並列接続リレー５３のゲート端子にＯＮ電圧を印加し、当該並列接続リレー５３をＯＮする。これにより、第２バッテリ１２の正極と負極との間は、通電する。一方、ドライバ回路６３ｄは、論理積回路６３ｃからＯＦＦ信号が出力された場合、並列接続リレー５３のゲート端子にＯＦＦ電圧を印加し、当該並列接続リレー５３をＯＦＦする。これにより、第２バッテリ１２の正極と負極との間は、遮断される。
次に、電源装置１の４００Ｖ充電の動作例について説明する。図８は、実施形態に係る４００Ｖ充電の動作例を示すフローチャートである。電源装置１において、制御部６０は、４００Ｖ充電が開始されたか否かを判定する（ステップＳ１）。制御部６０は、例えば、並列接続リレー５１、５２において、バッテリユニット１０側よりも、４００Ｖインレット２１側の電圧が高くなった場合、４００Ｖインレット２１に外部充電器のコネクタが接続されて充電が開始されたと判定する。具体的には、制御部６０は、電圧モニター回路６１において、第１アノード端子ａｄ１に印加される電圧が、第１カソード端子ｃｄ１に印加される電圧以上であり、且つ、電圧モニター回路６２において、第２アノード端子ａｄ２に印加される電圧が、第２カソード端子ｃｄ２に印加される電圧以上である場合、充電が開始されたと判定する。
制御部６０は、４００Ｖ充電が開始された場合（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、並列回路Ｑ１を形成する（ステップＳ２）。制御部６０は、例えば、並列接続リレー５１、並列接続リレー５２、及び、並列接続リレー５３をＯＮし、且つ、直列接続リレー５６をＯＦＦすることで、第１バッテリ１１及び第２バッテリ１２を並列に接続した並列回路Ｑ１を形成する。
次に、制御部６０は、第１バッテリ１１から電流が逆流するか否かを判定する（ステップＳ３）。制御部６０は、例えば、電圧モニター回路６１において、第１カソード端子ｃｄ１に印加される電圧が、第１アノード端子ａｄ１に印加される電圧以上の場合、第１バッテリ１１から電流が逆流すると判定し（ステップＳ３；Ｙｅｓ）、並列接続リレー５１をＯＦＦする（ステップＳ４）。一方、制御部６０は、第１カソード端子ｃｄ１に印加される電圧が、第１アノード端子ａｄ１に印加される電圧未満の場合、第１バッテリ１１から電流が逆流しないと判定し（ステップＳ３；Ｎｏ）、並列接続リレー５１のＯＮを継続する。
次に、制御部６０は、第２バッテリ１２から電流が逆流するか否かを判定する（ステップＳ５）。制御部６０は、例えば、電圧モニター回路６２において、第２カソード端子ｃｄ２に印加される電圧が、第２アノード端子ａｄ２に印加される電圧以上の場合、第２バッテリ１２から電流が逆流すると判定し（ステップＳ５；Ｙｅｓ）、並列接続リレー５２をＯＦＦする（ステップＳ６）。一方、制御部６０は、第２カソード端子ｃｄ２に印加される電圧が、第２アノード端子ａｄ２に印加される電圧未満の場合、第２バッテリ１２から電流が逆流しないと判定し（ステップＳ５；Ｎｏ）、並列接続リレー５２のＯＮを継続する。
次に、制御部６０は、充電切替部４０をＯＮする（ステップＳ７）。制御部６０は、例えば、充電リレー４１をＯＮし、並列回路Ｑを構成する第１及び第２バッテリ１１、１２を充電する（ステップＳ８）。次に、制御部６０は、充電が終了したか否かを判定する（ステップＳ９）。制御部６０は、充電が終了した場合（ステップＳ９；Ｙｅｓ）。充電切替部４０をＯＦＦして、４００Ｖ充電処理を終了する。制御部６０は、充電が終了していない場合（ステップＳ９；Ｎｏ）。上述のステップＳ３に戻って、再度、第１バッテリ１１から電流が逆流するか否かを判定する。なお、上述のステップＳ１で、制御部６０は、４００Ｖ充電が開始されていない場合（ステップＳ１；Ｎｏ）、４００Ｖ充電処理を終了する。
以上のように、実施形態に係る電源装置１は、第１バッテリ１１と、第２バッテリ１２と、バッテリ切替部５０と、充電インレット２０と、制御部６０とを備える。第１バッテリ１１は、車両に搭載され電力を蓄電可能な蓄電池である。第２バッテリ１２は、前記車両に搭載され電力を蓄電可能な蓄電池である。バッテリ切替部５０は、直列接続リレー５６、並列接続リレー５１、並列接続リレー５２、及び、並列接続リレー５３を切り替えることで、第１バッテリ１１及び第２バッテリ１２を直列に接続する直列回路Ｐ、又は、第１バッテリ１１及び第２バッテリ１２を並列に接続する並列回路Ｑ１に切り替え可能な回路である。充電インレット２０は、外部充電器に接続され、当該外部充電器から供給される電力を入力する。制御部６０は、バッテリ切替部５０を制御し、直列回路Ｐ又は並列回路Ｑ１に切り替える。
直列接続リレー５６は、第２バッテリ１２の正極と第１バッテリ１１の負極との間に設けられ、第２バッテリ１２の正極と第１バッテリ１１の負極との間を通電又は遮断する。並列接続リレー５１は、第１寄生ダイオードＤ１を有し、当該第１寄生ダイオードＤ１の第１カソード端子ｃｄ１が第１バッテリ１１の正極に接続され且つ第１寄生ダイオードＤ１の第１アノード端子ａｄ１が充電インレット２０の正極に接続され、第１バッテリ１１の正極と充電インレット２０の正極との間を通電又は遮断する。並列接続リレー５２は、第２寄生ダイオードＤ２を有し、第２寄生ダイオードＤ２の第２カソード端子ｃｄ２が第２バッテリ１２の正極に接続され且つ第２寄生ダイオードＤ２の第２アノード端子ａｄ２が充電インレット２０の正極に接続され、第２バッテリ１２の正極と充電インレット２０の正極との間を通電又は遮断する。並列接続リレー５３は、第１バッテリ１１の負極と第２バッテリ１２の負極との間に設けられ、第１バッテリ１１の負極と第２バッテリ１２の負極との間を通電又は遮断する。制御部６０は、第１バッテリ１１及び第２バッテリ１２を充電する場合、バッテリ切替部５０を制御して並列回路Ｑ１に切り替え、第１カソード端子ｃｄ１及び第１アノード端子ａｄ１に印加される電圧に基づいて並列接続リレー５１を制御し、更に、第２カソード端子ｃｄ２及び第２アノード端子ａｄ２に印加される電圧に基づいて並列接続リレー５２を制御する。
この構成により、電源装置１は、第１バッテリ１１の充電率と第２バッテリ１２の充電率が異なる状態で並列回路Ｑ１を形成してバッテリ充電する際に、第１バッテリ１１又は第２バッテリ１２の一方から他方に逆流する電流（突入電流）を抑制することができる。この場合に、電源装置１は、従来のようにリレーをＯＮする順番を考慮する必要がないので、装置の動作が煩雑になることを抑制できる。電源装置１は、並列接続リレー５１、５２により逆流を抑制するので、従来のダイオードにより逆流を抑制する場合と比較して損失を抑制できる。電源装置１は、並列接続リレー５１が充電用のリレーとしても機能するので、リレーの個数の増加を抑制でき装置の大型化を抑制できる。電源装置１は、直列接続リレー５６がＯＮの場合には第１カード端子ｃｄ１の電圧が第１アノード端子ａｄ１の電圧よりも大きくなり並列接続リレー５１がＯＦＦとなるので、並列接続リレー５１及び直列接続リレー５６が同時にＯＮすることを防止することができ、第１バッテリ１１が短絡することを防止することができる。電源装置１は、直列回路Ｐを形成して負荷部に電力を供給することができる。この結果、電源装置１は、適正に充放電することができる。
上記電源装置１において、制御部６０は、並列回路Ｑ１を構成する第１バッテリ１１及び第２バッテリ１２を充電する際に、第１カソード端子ｃｄ１に印加される電圧が、第１アノード端子ａｄ１に印加される電圧未満の場合、並列接続リレー５１をＯＮし、第１バッテリ１１の正極と充電インレット２０の正極との間を通電する。一方、制御部６０は、第１カソード端子ｃｄ１に印加される電圧が、第１アノード端子ａｄ１に印加される電圧以上の場合、並列接続リレー５１をＯＦＦし、第１バッテリ１１の正極と充電インレット２０の正極との間を遮断する。同様に、制御部６０は、第２カソード端子ｃｄ２に印加される電圧が、第２アノード端子ａｄ２に印加される電圧未満の場合、並列接続リレー５２をＯＮし、第２バッテリ１２の正極と充電インレット２０の正極との間を通電する。一方、制御部６０は、第２カソード端子ｃｄ２に印加される電圧が、第２アノード端子ａｄ２に印加される電圧以上の場合、並列接続リレー５２をＯＦＦし、第２バッテリ１２の正極と充電インレット２０の正極との間を遮断する。
この構成により、電源装置１は、例えば、第１バッテリ１１の充電率が第２バッテリ１２の充電率よりも高いときに並列回路Ｑ１を形成しても、第１バッテリ１１の正極から第２バッテリ１２の正極に逆流する電流を抑制することができる。また、電源装置１は、第２バッテリ１２の充電率が第１バッテリ１１の充電率よりも高いときに並列回路Ｑ１を形成しても、第２バッテリ１２の正極から第１バッテリ１１の正極に逆流する電流を抑制することができる。
上記電源装置１において、並列接続リレー５３は、第３寄生ダイオードＤ３を有し、第３寄生ダイオードＤ３の第３カソード端子ｃｄ３が直列接続リレー５６を介して第２バッテリ１２の正極に接続され且つ第３寄生ダイオードＤ３の第３アノード端子ａｄ３が第２バッテリ１２の負極に接続される。制御部６０は、第３カソード端子ｃｄ３に印加される電圧が、第３アノード端子ａｄ３に印加される電圧未満の場合、並列接続リレー５３をＯＮし、第２バッテリ１２の正極と負極との間を通電する。一方、制御部６０は、第３カソード端子ｃｄ３に印加される電圧が、第３アノード端子ａｄ３に印加される電圧以上の場合、並列接続リレー５３をＯＦＦし、第２バッテリ１２の正極と負極との間を遮断する。この構成により、電源装置１は、第２バッテリ１２が短絡することを防止できる。
〔変形例〕
次に、実施形態の変形例について説明する。なお、実施形態の変形例では、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９は、実施形態の変形例に係る電源装置１Ａの構成例を示す概略図である。電源装置１Ａは、４００Ｖ及び８００Ｖの電圧の外部充電器に対応した共用インレット２３を備える点で実施形態の電源装置１と異なる。
電源装置１Ａでは、充電切替部４０は、さらに、充電リレー４５を含んで構成される。充電リレー４５は、共用インレット２３の正極と第２バッテリ１２の正極との間に設けられている。充電リレー４５は、共用インレット２３を介して４００Ｖ充電する際に制御部６０によりＯＮされ、共用インレット２３の正極から第２バッテリ１２の正極に流れる電流を通電する。また、充電リレー４３は、共用インレット２３を介して８００Ｖ充電する際に制御部６０によりＯＦＦされ、共用インレット２３の正極から第２バッテリ１２の正極に流れる電流を遮断する。
電源装置１Ａでは、バッテリ切替部５０は、さらに、並列接続リレー５１ａと、並列接続リレー５２ａと、並列接続リレー５３とを含んで構成される。バッテリ切替部５０は、並列接続リレー５１ａ、並列接続リレー５２ａ、及び、並列接続リレー５３を切り替えることで、第１バッテリ１１及び第２バッテリ１２を並列に接続する第２並列回路としての並列回路Ｑ２に切り替え可能である。バッテリ切替部５０は、例えば、並列接続リレー５１ａ、並列接続リレー５２ａ、及び、並列接続リレー５３をＯＮし、且つ、直列接続リレー５６をＯＦＦすることで、第１バッテリ１１及び第２バッテリ１２を並列に接続した並列回路Ｑ２を形成する。
制御部６０は、第１バッテリ１１及び第２バッテリ１２を４００Ｖ充電する場合、バッテリ切替部５０を制御し、並列回路Ｑ１又は並列回路Ｑ２の一方の回路により充電し且つ並列回路Ｑ１又は並列回路Ｑ２の他方の回路により充電しない。制御部６０は、例えば、４００Ｖインレット２１を介して第１バッテリ１１及び第２バッテリ１２を４００Ｖ充電する場合、バッテリ切替部５０を制御して並列回路Ｑ１を形成し、当該並列回路Ｑ１により充電し、且つ、並列回路Ｑ２の回路により充電しない。一方、制御部６０は、共用インレット２３を介して第１バッテリ１１及び第２バッテリ１２を４００Ｖ充電する場合、バッテリ切替部５０を制御して並列回路Ｑ２を形成し、当該並列回路Ｑ２により充電し、且つ、並列回路Ｑ１の回路により充電しない。
以上のように、実施形態の変形例に係る電源装置１Ａは、バッテリ切替部５０は、並列接続リレー５１ａ、並列接続リレー５２ａ、及び、並列接続リレー５３を切り替えることで、第１バッテリ１１及び第２バッテリ１２を並列に接続する並列回路Ｑ２に切り替え可能である。制御部６０は、第１バッテリ１１及び第２バッテリ１２を充電する場合、バッテリ切替部５０を制御し、並列回路Ｑ１又は並列回路Ｑ２の一方の回路により充電し且つ並列回路Ｑ１又は並列回路Ｑ２の他方の回路により充電しない。このように、電源装置１Ａは、４００Ｖ及び８００Ｖの電圧の外部充電器に対応した共用インレット２３を備える構成としてもよい。
なお、上記説明では、各リレーは、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴである例について説明したが、これに限定されず、その他のスイッチであってもよい。
１１ 第１バッテリ
１２ 第２バッテリ
５６ 直列接続リレー（直列接続スイッチ）
５１ 並列接続リレー（第１並列接続スイッチ）
５１ａ 並列接続リレー（第４並列接続スイッチ）
５２ 並列接続リレー（第２並列接続スイッチ）
５２ａ 並列接続リレー（第５並列接続スイッチ）
５３ 並列接続リレー（第３並列接続スイッチ）
５０ バッテリ切替部（切替部）
２１ ４００Ｖインレット（入力部）
Ｐ 直列回路
Ｑ１ 並列回路（第１並列回路）
Ｑ２ 並列回路（第２並列回路）
６０ 制御部
Ｄ１ 第１寄生ダイオード
Ｄ２ 第２寄生ダイオード
Ｄ３ 第３寄生ダイオード
ｃｄ１ 第１カソード端子
ａｄ１ 第１アノード端子
ｃｄ２ 第２カソード端子
ａｄ２ 第２アノード端子
ｃｄ３ 第３カソード端子
ａｄ３ 第３アノード端子

Claims (4)

  1. 車両に搭載され電力を蓄電可能な第１バッテリと、
    前記車両に搭載され電力を蓄電可能な第２バッテリと、
    直列接続スイッチ、第１並列接続スイッチ、第２並列接続スイッチ、及び、第３並列接続スイッチを切り替えることで、前記第１バッテリ及び前記第２バッテリを直列に接続する直列回路、又は、前記第１バッテリ及び前記第２バッテリを並列に接続する第１並列回路に切り替え可能な切替部と、
    外部充電器に接続され前記外部充電器から供給される電力を入力する入力部と、
    前記切替部を制御し前記直列回路又は前記第１並列回路に切り替える制御部と、を備え、
    前記直列接続スイッチは、前記第２バッテリの正極と前記第１バッテリの負極との間に設けられ前記第２バッテリの正極と前記第１バッテリの負極との間を通電又は遮断し、
    前記第１並列接続スイッチは、第１寄生ダイオードを有し前記第１寄生ダイオードの第１カソード端子が前記第１バッテリの正極に接続され且つ前記第１寄生ダイオードの第１アノード端子が前記入力部の正極に接続され、前記第１バッテリの正極と前記入力部の正極との間を通電又は遮断し、
    前記第２並列接続スイッチは、第２寄生ダイオードを有し前記第２寄生ダイオードの第２カソード端子が前記第２バッテリの正極に接続され且つ前記第２寄生ダイオードの第２アノード端子が前記入力部の正極に接続され、前記第２バッテリの正極と前記入力部の正極との間を通電又は遮断し、
    前記第３並列接続スイッチは、前記第１バッテリの負極と前記第２バッテリの負極との間に設けられ前記第１バッテリの負極と前記第２バッテリの負極との間を通電又は遮断し、
    前記制御部は、前記第１バッテリ及び前記第２バッテリを充電する場合、前記切替部を制御して前記第１並列回路に切り替え、前記第１カソード端子及び前記第１アノード端子に印加される電圧に基づいて前記第１並列接続スイッチを制御し、更に、前記第２カソード端子及び前記第２アノード端子に印加される電圧に基づいて前記第２並列接続スイッチを制御することを特徴とする電源装置。
  2. 前記制御部は、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、前記第１カソード端子に印加される電圧が、前記第１アノード端子に印加される電圧未満の場合、前記第１並列接続スイッチをＯＮし、前記第１バッテリの正極と前記入力部の正極との間を通電し、
    前記第１カソード端子に印加される電圧が、前記第１アノード端子に印加される電圧以上の場合、前記第１並列接続スイッチをＯＦＦし、前記第１バッテリの正極と前記入力部の正極との間を遮断し、
    前記第２カソード端子に印加される電圧が、前記第２アノード端子に印加される電圧未満の場合、前記第２並列接続スイッチをＯＮし、前記第２バッテリの正極と前記入力部の正極との間を通電し、
    前記第２カソード端子に印加される電圧が、前記第２アノード端子に印加される電圧以上の場合、前記第２並列接続スイッチをＯＦＦし、前記第２バッテリの正極と前前記入力部の正極との間を遮断する請求項１に記載の電源装置。
  3. 前記第３並列接続スイッチは、第３寄生ダイオードを有し前記第３寄生ダイオードの第３カソード端子が前記直列接続スイッチを介して前記第２バッテリの正極に接続され且つ前記第３寄生ダイオードの第３アノード端子が前記第２バッテリの負極に接続され、
    前記制御部は、前記第３カソード端子に印加される電圧が、前記第３アノード端子に印加される電圧未満の場合、前記第３並列接続スイッチをＯＮし、前記第２バッテリの正極と負極との間を通電し、
    前記第３カソード端子に印加される電圧が、前記第３アノード端子に印加される電圧以上の場合、前記第３並列接続スイッチをＯＦＦし、前記第２バッテリの正極と負極との間を遮断する請求項１又は２に記載の電源装置。
  4. 前記切替部は、第４並列接続スイッチ、第５並列接続スイッチ、及び、前記第３並列接続スイッチを切り替えることで、前記第１バッテリ及び前記第２バッテリを並列に接続する第２並列回路に切り替え可能であり、
    前記制御部は、前記第１バッテリ及び前記第２バッテリを充電する場合、前記切替部を制御し、前記第１並列回路又は前記第２並列回路の一方の回路により充電し且つ前記第１並列回路又は前記第２並列回路の他方の回路により充電しない請求項１～３のいずれか１項に記載の電源装置。
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