特開 2024-172046 電源システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024172046

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】電源システム

(51)【国際特許分類】

   B60L 1/00 20060101AFI20241205BHJP

   B60L 58/20 20190101ALI20241205BHJP

   B60R 16/033 20060101ALI20241205BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

B60L1/00 L

B60L58/20

B60R16/033 C

H02J7/00 303C

H02J7/00 P

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023089470

(22)【出願日】2023-05-31

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松村 和輝

【テーマコード（参考）】

5G503

5H125

【Ｆターム（参考）】

5G503AA04

5G503BA02

5G503BB02

5G503CA08

5G503EA05

5G503FA06

5G503GD03

5G503GD06

5H125AA01

5H125AC12

5H125BB09

5H125BC28

5H125DD01

5H125EE27

(57)【要約】

【課題】メインバッテリの早期の劣化を抑制する
【解決手段】電源システムは、車両の補機系統に電力を供給するメインバッテリと、前記メインバッテリに充電電力を供給可能なサブバッテリと、前記車両の駐車中に、前記メインバッテリの充電レベル（ＳＯＣ）を管理する制御装置と、を備えてもよい。前記制御装置は、前記駐車中に前記ＳＯＣ又はその推定値が所定値を下回るときに、前記サブバッテリから前記メインバッテリへ充電電力を供給してもよい。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両の補機系統に電力を供給するメインバッテリと、
前記メインバッテリに充電電力を供給可能なサブバッテリと、
前記車両の駐車中に、前記メインバッテリの充電レベル（ＳＯＣ）を管理する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記駐車中に前記ＳＯＣ又はその推定値が所定値を下回るときに、前記サブバッテリから前記メインバッテリへ前記充電電力を供給する、
電源システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書が開示する技術は、電源システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に、電源システムが開示されている。電源システムは、車両の補機系統に電力を供給するメインバッテリと、メインバッテリに充電電力を供給可能なサブバッテリと、を備える。上記電源システムでは、車両の駐車時間が所定期間を経過すると、サブバッテリからメインバッテリに充電電力を供給する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４－１４３８６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記した電源システムでは、駐車中にメインバッテリの充電レベル（ＳＯＣ）が意図せず低下しても、駐車時間が所定期間を経過するまでは、メインバッテリの充電が行われない。従って、メインバッテリのＳＯＣが、長期に亘って低レベル（例えば２０％以下）に維持されるおそれがあり、この場合、メインバッテリの劣化が加速的に進行してしまう。本明細書は、このような問題を回避又は抑制し得る技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本明細書が開示する技術に係る電源システムは、車両の補機系統に電力を供給するメインバッテリと、前記メインバッテリに充電電力を供給可能なサブバッテリと、前記車両の駐車中に、前記メインバッテリの充電レベル（ＳＯＣ）を管理する制御装置と、を備えてもよい。前記制御装置は、前記駐車中に前記ＳＯＣ又はその推定値が所定値を下回るときに、前記サブバッテリから前記メインバッテリへ充電電力を供給してもよい。

【0006】

上記した電源システムでは、駐車中にメインバッテリのＳＯＣ又はその推定値が所定値を下回るときに、サブバッテリからメインバッテリへ充電電力を供給する。このような構成によると、メインバッテリのＳＯＣが低レベルに維持されることを回避して、メインバッテリの早期の劣化を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】電源システムの構成を示すブロック図である。

【図2】制御部の処理手順を示すフローチャートである。

【図3】電源システムの一変形例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

図面を参照して、実施例の電源システム１０について説明する。電源システム１０は、車両に搭載される。車両は、例えばハイブリッド型電動車（ＨＥＶ）、バッテリ型電動車（ＢＥＶ）等の電動車両であり、走行用モータを有する。図１に示すように、電源システム１０は、メインバッテリ１１と、サブバッテリ１２と、１次系統機器２１と、２次系統機器２２と、電力供給部３０と、ＤＣ－ＤＣコンバータ４３と、制御部５１と、センサ５２と、を備える。

【0009】

メインバッテリ１１は、補機バッテリであって、車両の補機系統に電力を供給する。メインバッテリ１１は、１２Ｖの低圧バッテリである。メインバッテリ１１は、例えば鉛蓄電池、リチウムイオン電池等の二次電池を用いて構成されている。

【0010】

サブバッテリ１２は、メインバッテリ１１の補助バッテリである。サブバッテリ１２は、メインバッテリ１１の代わりに、補機系統に電力を供給することができる。また、サブバッテリ１２は、メインバッテリ１１に充電電力を供給可能に構成されている。サブバッテリ１２は、１２Ｖの低圧バッテリである。サブバッテリ１２は、例えば鉛蓄電池、リチウムイオン電池等の二次電池を用いて構成されている。

【0011】

電力供給部３０は、メインバッテリ１１やサブバッテリ１２に充電電力を供給する機器を広く意味する。電力供給部３０には、例えば、電源に接続されたＤＣ－ＤＣコンバータや、各種の発電機等が含まれてもよい。ＤＣ－ＤＣコンバータに接続される電源は、一例ではあるが、車両走行用の高圧バッテリであってもよいし、車両の充電インレット（図示省略）に接続される外部電源等であってよい。発電機は、車両に搭載されたオルタネータ、燃料電池、太陽電池の少なくとも一つを含んでもよい。

【0012】

ＤＣ－ＤＣコンバータ４３は、直流電圧を昇圧及び／又は降圧する変換する電圧変換器である。ＤＣ－ＤＣコンバータ４３は、メインバッテリ１１とサブバッテリ１２との間に配置されている。ＤＣ－ＤＣコンバータ４３は、例えばサブバッテリ１２からの供給電力を昇圧して、メインバッテリ１１へ充電電力を供給することができる。

【0013】

車両の補機系統には、１次系統機器２１と２次系統機器２２とが含まれる。１次系統機器２１は、主に、電力供給部３０及びメインバッテリ１１からの供給電力で動作する車載機器である。１次系統機器２１は、メインバッテリ１１と及び電力供給部３０と電気的に接続されている。

【0014】

２次系統機器２２は、電力供給部３０及びメインバッテリ１１に加えて、サブバッテリ１２からの供給電力でも動作することができる車載機器である。２次系統機器２２は、メインバッテリ１１及び電力供給部３０に加え、ＤＣ－ＤＣコンバータ４３を介してサブバッテリ１２にも接続されている。２次系統機器２２は、メインバッテリ１１が電力供給不可の状態であるときに、サブバッテリ１２から電力供給を受けることができる。

【0015】

センサ５２は、サブバッテリ１２の近傍に配置される。センサ５２は、サブバッテリ１２のＳＯＣ、満充電容量、電池温度等といったサブバッテリ１２の状態を監視する。センサ５２は、制御部５１と通信可能に接続されている。

【0016】

制御部５１は、車両の駐車中に、メインバッテリ１１の充電レベル（ＳＯＣ）を管理する。制御部５１は、プロセッサと、メモリとを有する。制御部５１は、ＤＣ－ＤＣコンバータ４３と通信可能に接続されている。制御部５１は、メモリに予め記憶されたプラグラムや、図示しない車載機器から取得する車両情報及びセンサ５２から取得する情報等に基づいて、ＤＣ－ＤＣコンバータ４３を制御する。当該車両情報には、メインバッテリ１１のＳＯＣ、満充電容量、電池温度等の状態を示す情報、車両のパワースイッチ（イグニッションスイッチとも称する）のＯＮ／ＯＦＦの情報、外気温度の情報等の様々な情報が含まれる。具体的には、制御部５１は、駐車中にメインバッテリ１１のＳＯＣが所定値又はその推定値を下回るときに、ＤＣ－ＤＣコンバータ４３を制御して、サブバッテリ１２からメインバッテリ１１へ充電電力を供給する充電処理を実行する。なお、特に限定されないが、制御部５１は、ＤＣ－ＤＣコンバータ４３を制御して、電力供給部３０（に含まれる電源や発電機等）からサブバッテリ１２へ充電電力を供給することもできる。制御部５１は、本明細書が開示する技術における「制御装置」の一例である。

【0017】

以下に、制御部５１による充電処理について説明する。制御部５１は、例えば車両のパワースイッチがＯＦＦであるときに、車両が駐車中であると判断する。制御部５１は、車両が駐車中であると判断した場合に、図２に示すフローに従って、充電処理を含む一連の処理を実行する。

【0018】

ステップＳ１００において、制御部５１は、駐車開始時の各バッテリ１１、１２のＳＯＣ及び満充電容量のデータを取得する。

【0019】

ステップＳ２００において、制御部５１は、サブバッテリ１２のＳＯＣが汲み出し下限ＳＯＣを上回っているか否かを判断する。汲み出し下限ＳＯＣは、サブバッテリ１２が過放電とならないためのＳＯＣの下限値を示す。即ち、サブバッテリ１２のＳＯＣが汲み出し下限ＳＯＣを上回る場合、サブバッテリ１２は、メインバッテリ１１へ充電電力を供給することができる。その場合（Ｓ２００でＹｅｓ）、制御部５１は、ステップＳ３００の処理へ進む。サブバッテリ１２のＳＯＣが汲み出し下限ＳＯＣ以下である場合（Ｓ２００でＮｏ）、制御部５１は処理を中止する。

【0020】

ステップＳ３００において、制御部５１は、駐車中のメインバッテリ１１のＳＯＣ低下量を算出する。一例ではあるが、制御部５１は、メインバッテリ１１から補機系統へ供給される電流を計測し、それを経時的に積算することによって、駐車中に消費された電気量（Ａｈ）を算出する。そして、制御部５１は、消費された電気量（Ａｈ）を、ステップＳ１００で取得した満充電容量で除算することにより、駐車中のＳＯＣ低下量を算出する。

【0021】

なお、ＳＯＣ低下量を算出する手法は、特に限定されない。例えば、制御部５１は、メインバッテリ１１から補機系統へ供給される電流を計測できない構成であってもよい。この場合、制御部５１は、単位時間あたりの消費電力量の標準値を予め記憶しておき、その標準値に駐車時間を乗算することによって、駐車中に消費された電気量（Ａｈ）を推定してもよい。

【0022】

ステップＳ４００において、制御部５１は、メインバッテリ１１の現在のＳＯＣを算出する。具体的には、メインバッテリ１１のＳＯＣは、ステップＳ１００で取得したメインバッテリ１１の駐車開始時のＳＯＣと、ステップＳ２００で取得したＳＯＣ低下量から算出される。

【0023】

ステップＳ５００において、制御部５１は、ステップＳ４００で算出（又は推定）したメインバッテリ１１のＳＯＣが、所定値を下回っているのか否かを判断する。即ち、メインバッテリ１１のＳＯＣが、メインバッテリ１１の劣化が加速的に促進する低レベル（例えば２０％以下）にあるのか否かを判断する。メインバッテリ１１のＳＯＣが所定値を下回っている場合（Ｓ５００でＹｅｓ）、制御部５１はステップＳ６００の充電処理に進む。そうでなければ（Ｓ５００でＮｏ）、制御部５１は、ステップＳ３００の処理に戻る。

【0024】

ステップＳ６００において、制御部５１は、サブバッテリ１２からメインバッテリ１１への充電処理を実行する。具体的には、制御部５１は、ＤＣ－ＤＣコンバータ４３によって、サブバッテリ１２からの供給電力を昇圧し、メインバッテリ１１へ供給する。

【0025】

以上により、制御部５１による一連の処理が終了する。上記したように、本実施例の電源システム１０では、駐車中にメインバッテリ１１のＳＯＣが所定値又はその推定値を下回るときに、サブバッテリ１２からメインバッテリ１１へ充電電力を供給するように構成されている。このような構成によると、メインバッテリ１１のＳＯＣが長期に亘って低レベル（メインバッテリ１１が鉛蓄電池の場合、例えば、２０％以下）に維持されることを回避して、メインバッテリ１１の早期の劣化を抑制することができる。

【0026】

実施例の低圧バッテリであるサブバッテリ１２は、本明細書が開示する技術に係る「サブバッテリ」の一例である。サブバッテリに低圧バッテリを採用する場合、例えば高圧バッテリを採用する場合と比較して、高圧バッテリの数百Ｖの供給電力から低圧バッテリが蓄電可能な１２Ｖまで、電力を大幅に降圧する必要がなく、この降圧時に発生する電力ロスを抑制することができる。

【0027】

（変形例）図３に示すように、一変形例では、メインバッテリ１１の充電処理が、サブバッテリ１２からの供給電力に代えて、例えば高圧バッテリ３１からの供給電力で実行されてもよい。前述したように、本実施例の車両は、電動車両であって、走行用の高圧バッテリ３１を備えている。高圧バッテリ３１は、電力供給部３０（ＤＣ－ＤＣコンバータ）を介して、メインバッテリ１１に接続されている。従って、制御部５１は、ＤＣ－ＤＣコンバータ４３に代えて、電力供給部３０のＤＣ－ＤＣコンバータを制御することにより、高圧バッテリ３１からメインバッテリ１１へ充電電力を供給することができる。具体的には、電力供給部３０のＤＣ－ＤＣコンバータは、高圧バッテリ３１からの供給電力を降圧して、メインバッテリ１１へ充電電力を供給することができる。

【0028】

特に限定されないが、変形例の電源システム１０では、制御部５１は、車両が駐車中であると判断した場合、図２に示すフローに加え、更なる処理を加えて、一連の処理を実行してもよい。制御部５１は、ステップＳ６００の充電処理前に、車両のユーザに対して充電処理の承認を求める報知をしてもよい。具体的には、制御部５１は、ユーザのモバイル端末（例えば、スマートフォン等）に対して充電処理のリクエスト通知を発信してもよい。制御部５１は、ユーザからの充電処理の承認が得られた場合、Ｓ６００の充電処理を実行してもよい。未承認である場合、制御部５１は、一連の処理を中止してもよい。このような構成によると、充電処理による高圧バッテリのＳＯＣ低下により、ユーザが意図しないで航続可能距離が低下することを回避することができる。

【0029】

なお、変形例の電源システム１０では、高圧バッテリ３１の汲み出し下限ＳＯＣは、高圧バッテリ３１の過放電を示すレベルよりも十分に高い値で設定されてもよい。例えば車両がＨＥＶの場合、高圧バッテリ３１にはエンジン始動のためのＳＯＣを確保しておく必要があり、それに応じて汲み出し下限ＳＯＣが設定されるとよい。あるいは、ＢＥＶの場合では、最小限の走行が可能なＳＯＣを確保しておく必要があり、それに応じて汲み出し下限ＳＯＣが設定されるとよい。

【符号の説明】

【0030】

１０：電源システム、１１：メインバッテリ、１２：サブバッテリ、５１：制御部

【図1】

【図2】

【図3】