2026-34980 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】P2026034980

(43)【公開日】2026-03-04

(54)【発明の名称】電源システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20260225BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 K

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 2024137698

(22)【出願日】2024-08-19

(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】110000017

【氏名又は名称】弁理士法人アイテック国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】金 珍雨

【テーマコード（参考）】

5G503

【Ｆターム（参考）】

5G503AA01

5G503BA03

5G503BA04

5G503BA05

5G503BB01

5G503CA01

5G503CA08

5G503CA11

5G503FA06

5G503GB06

5G503GD03

5G503GD04

5G503GD06

(57)【要約】

【課題】並列充電の際に、第１電池の充電電流と第２電池の充電電流とが比較的大きくズレるのを抑制する。
【解決手段】並列充電の際に充電設備の上限電力が全体要求電力未満のときには、共通要求電力に基づく電力または第２電池の電流指令から補正量を減じた電力または電流指令を用いて第１インバータおよび第２インバータを制御する。これにより、並列充電の際に、第１電池の充電電流と第２電池の充電電流とが比較的大きくズレるのを抑制できる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１電池および第２電池を備える電源システムであって、
三相コイルを有するモータと、
前記第１電池に第１正極ラインおよび負極ラインを介して接続されると共に前記三相コイルの一端側に接続された第１インバータと、
前記第２電池に第２正極ラインおよび前記負極ラインを介して接続されると共に前記三相コイルの他端側に接続された第２インバータと、
前記第１正極ラインおよび前記負極ラインに接続されると共に充電設備と電気的に接続可能な充電用コネクタと、
前記充電設備からの電力を用いて前記第１電池および前記第２電池を充電する並列充電の際には、前記第１電池の第１許容入力電力および前記第２電池の第２許容入力電力の最小値を前記第１電池および前記第２電池の共通要求電力に設定し、前記共通要求電力に基づいて全体要求電力に設定し、前記全体要求電力または前記全体要求電力に基づく全体要求電流を前記充電設備に要求すると共に、前記共通要求電力または前記共通要求電力に基づく前記第２電池の電流指令を用いて前記第１インバータおよび前記第２インバータを制御し、前記並列充電の際に前記充電設備の上限電力が前記全体要求電力未満のときには、前記共通要求電力に基づく電力または前記第２電池の電流指令から補正量を減じた電力または電流指令を用いて前記第１インバータおよび前記第２インバータを制御する制御装置と、
を備える電源システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電源システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、第１電池および第２電池とこれらを直列接続する第１状態と並列接続する第２状態とを切替可能な切替リレーとを有する蓄電装置と、蓄電装置とモータを駆動するＰＣＵとを接続する正極線および負極線に接続されたインレットと、を備える電源システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－１１８２２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、電源システムとして、第１電池および第２電池と充電用コネクタとを備え、充電用コネクタに接続された充電設備からの電力を用いて第１充電経路を介して第１電池を充電すると共に第２充電経路を介して第２電池を充電する並列充電が可能なものが考案されている。こうした電源システムにおいて、並列充電の際に、第１電池の充電電流と第２電池の充電電流とが比較的大きくズレる可能性がある。

【0005】

本開示の電源システムは、並列充電の際に、第１電池の充電電流と第２電池の充電電流とが比較的大きくズレるのを抑制することを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の電源システムは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。本開示の電源システムは、第１電池および第２電池を備える電源システムであって、三相コイルを有するモータと、前記第１電池に第１正極ラインおよび負極ラインを介して接続されると共に前記三相コイルの一端側に接続された第１インバータと、前記第２電池に第２正極ラインおよび前記負極ラインを介して接続されると共に前記三相コイルの他端側に接続された第２インバータと、前記第１正極ラインおよび前記負極ラインに接続されると共に充電設備と電気的に接続可能な充電用コネクタと、前記充電設備からの電力を用いて前記第１電池および前記第２電池を充電する並列充電の際には、前記第１電池の第１許容入力電力および前記第２電池の第２許容入力電力の最小値を前記第１電池および前記第２電池の共通要求電力に設定し、前記共通要求電力に基づいて全体要求電力に設定し、前記全体要求電力または前記全体要求電力に基づく全体要求電流を前記充電設備に要求すると共に、前記共通要求電力または前記共通要求電力に基づく前記第２電池の電流指令を用いて前記第１インバータおよび前記第２インバータを制御し、前記並列充電の際に前記充電設備の上限電力が前記全体要求電力未満のときには、前記共通要求電力に基づく電力または前記第２電池の電流指令から補正量を減じた電力または電流指令を用いて前記第１インバータおよび前記第２インバータを制御する制御装置と、を備えることを要旨とする。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施形態の電源システム１０と充電スタンド８０との概略構成図である。

【図2】並列充電の際の電流の流れを示す説明図である。

【図3】処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本開示を実施するための形態（実施形態）について図面を参照しながら説明する。図１は、本開示の実施形態の電源システム１０と充電スタンド８０との概略構成図である。電源システム１０は、電気自動車やハイブリッド自動車に搭載され、バッテリ１２と、モータ２０と、第１、第２インバータ２２，２４と、切替回路３０と、充電用回路４０と、電子制御ユニット（システムＥＣＵ、制御装置）５０とを備える。電源システム１０は、自宅や充電ステーションなどに設けられた充電スタンド（充電設備）８０からの電力を用いてバッテリ１２を充電可能となっている。

【0009】

バッテリ１２は、第１、第２バッテリ１３，１４を備える。第１、第２バッテリ１３，１４は、例えば定格電圧が第１電圧Ｖｓ１（例えば４００Ｖ）よりも若干低く且つ互いに同一仕様の二次電池として構成されている。第１バッテリ１３の正極端子は、第１正極ライン３１に接続され、第２バッテリ１４の負極端子は、負極ライン３３に接続されている。第１バッテリ１３の負極端子は、直列用リレーＲｓが取り付けられた直列用ライン３５を介して第２バッテリ１４の正極端子に接続されている。直列用リレーＲｓをオン状態とすることにより、第１、第２バッテリ１３，１４が互いに直列接続される。

【0010】

モータ２０は、例えば、ロータコアに永久磁石が埋め込まれたロータと、ステータコアに三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）コイルが巻回されたステータとを備える。第１、第２インバータ２２，２４は、スイッチング素子としての６つのトランジスタＴ１１～Ｔ１６，Ｔ２１～Ｔ２６と、６つのトランジスタＴ１１～Ｔ１６，Ｔ２１～Ｔ２６に各々に並列接続された６つのダイオードＤ１１～Ｄ１６，Ｄ１１～Ｄ１６とを備える。トランジスタＴ１１～Ｔ１６，Ｔ２１～Ｔ２６は、第１、第２正極ライン３１，３２と負極ライン３３とに対してソース側およびシンク側となるように２個ずつペアで配置されている。トランジスタＴ１１～Ｔ１６，Ｔ２１～Ｔ２６の対となる２つのトランジスタの接続点の各々は、モータ２０の三相コイルの一端側、他端側に各々に接続されている。第１、第２正極ライン３１，３２と負極ライン３３とには、それぞれ第１、第２コンデンサ２６，２８が接続されている。トランジスタＴ１１～１３，Ｔ２１～Ｔ２３を「上アーム」といい、トランジスタＴ１４～Ｔ１６，Ｔ２４～Ｔ２６を「下アーム」という場合がある。切替回路３０は、上述の第１正極ライン３１や第２正極ライン３２、負極ライン３３、直列用ライン３５、直列用リレーＲｓに加えて、第１バッテリ１３の負極端子と負極ライン３３とを接続する並列用ライン３６と、並列用ライン３６に取り付けられた第１並列用リレーＲｐ１と、第２正極ライン３２に取り付けられた第２並列用リレーＲｐ２とを備える。充電用回路４０は、第１正極ライン３１および負極ライン３３に接続された充電用ライン４２と、充電用ライン４２に接続され且つ充電スタンド８０のスタンドコネクタ８２と接続可能に構成された充電用コネクタ４４とを備える。

【0011】

システムＥＣＵ５０には、各種センサからの信号が入力されている。各種センサとしては、第１、第２バッテリ１３，１４の電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２や温度Ｔｂ１，Ｔｂ２を検出する電圧センサ１３ｖ，１４ｖや温度センサ１３ｔ，１４ｔ、第１、第２正極ライン３１，３２を流れる電流Ｉｐ１，Ｉｐ２を検出する電流センサ３１ｉ，３２ｉが挙げられる。システムＥＣＵ５０は、許容入力電力Ｗｉｎ１，Ｗｉｎ２を演算している。許容入力電力Ｗｉｎ１，Ｗｉｎ２は、蓄電割合ＳＯＣ１，ＳＯＣ２および温度Ｔｂ１，Ｔｂ２に基づいて演算され、温度Ｔｂ１，Ｔｂ２が通常温度範囲の下限に対して低いほど小さくなるように設定される。システムＥＣＵ５０からは、第１、第２インバータ２２，２４、直列用リレーＲｓ、第１、第２並列用リレーＲｐ１，Ｒｐ２への制御信号が出力されている。システムＥＣＵ５０は、充電スタンド８０の電子制御ユニット（スタンドＥＣＵ）８６と通信可能となっている。

【0012】

充電スタンド８０は、電源システム１０の充電用コネクタ４４と接続可能に構成されたスタンドコネクタ８２と、上限電力Ｐｓｍａｘを超えない範囲内で交流電源からの交流電力を直流電力に変換し且つ出力電力（出力電圧や出力電流）を調整してスタンドコネクタ８２側に出力可能な給電装置８４と、スタンドＥＣＵ８６とを備える。上限電力Ｐｓｍａｘは、充電スタンド８０から供給可能な電力の上限値として予め実験や解析、機械学習により定められた電力である。スタンドＥＣＵ８６には、各種センサの信号が入力されている。スタンドＥＣＵ８６からは、給電装置８４への制御信号が出力されている。スタンドＥＣＵ８６は、上述したように、システムＥＣＵ５０と通信可能となっている。充電スタンド８０としては、供給電力の電圧が第１電圧Ｖｓ１（例えば４００Ｖ）である第１電圧スタンド、供給電力の電圧が第１電圧Ｖｓ１よりも高圧の第２電圧Ｖｓ２（例えば８００Ｖ）である第２電圧スタンド、供給電力の電圧として第１電圧Ｖｓ１および第２電圧Ｖｓ２の何れかを選択的に設定可能な第３電圧スタンドなどが挙げられる。

【0013】

電源システム１０では、システムＥＣＵ５０は、充電用コネクタ４４とスタンドコネクタ８２とが接続されているときに、充電スタンド８０の供給電力の電圧が第１、第２電圧Ｖｓ１，Ｖｓ２である場合にそれぞれ並列充電、直列充電を選択する。並列充電では、直列用リレーＲｓをオフ状態とし且つ第１、第２並列用リレーＲｐ１，Ｒｐ２をオン状態とすることにより充電用コネクタ４４からみて第１、第２バッテリ１３，１４を並列接続し、充電スタンド８０からの電力を用いて第１、第２バッテリ１３，１４を充電する。図２は、並列充電の際の電流の流れを示す説明図である。図中、矢印付きの太実線、太破線は、それぞれ、第１、第２バッテリ１３，１４の充電電流を示す。並列充電において、第１バッテリ１３は、図２の矢印付きの太実線に示すように、充電用コネクタ４４から充電用ライン４２の正極ライン、第１正極ライン３１、第１バッテリ１３、並列用ライン３６（第１並列用リレーＲｐ１）、負極ライン３３、充電用ライン４２の負極ライン、充電用コネクタ４４の順に流れる電流により充電される。第２バッテリ１４は、図２の矢印付きの太破線に示すように、充電用コネクタ４４から充電用ライン４２の正極ライン、第１正極ライン３１、第１インバータ２２、モータ２０、第２インバータ２４、第２正極ライン３２（第２並列用リレーＲｐ２）、第２バッテリ１４、負極ライン３３、充電用ライン４２の負極ライン、充電用コネクタ４４の順に流れる電流により充電される。このとき、第２インバータ２４の上アームをオン固定する（下アームをオフ固定する）と共に第１インバータ２２の上、下アームをデューティ制御することにより、モータ２０および第１インバータ２２が三相降圧コンバータとして機能する。また、第１インバータ２２の上アームをオン固定すると共に第２インバータ２４の上、下アームをデューティ制御することにより、モータ２０および第２インバータ２４が三相昇圧コンバータとして機能する。直列充電では、直列用リレーＲｓをオン状態とし且つ第１、第２並列用リレーＲｐ１，Ｒｐ２をオフ状態とすることにより第１、第２バッテリ１３，１４を直列接続し、充電スタンド８０からの電力を用いて第１、第２バッテリ１３，１４を充電する。直列充電において、第１、第２バッテリ１３，１４は、充電用コネクタ４４から充電用ライン４２の正極ライン、第１正極ライン３１、第１バッテリ１３、直列用ライン３５（直列用リレーＲｓ）、第２バッテリ１４、負極ライン３３、充電用ライン４２の負極ライン、充電用コネクタ４４の順に流れる電流により充電される。

【0014】

次に、実施形態の電源システム１０の動作、特に、並列充電の際の動作について説明する。図３は、システムＥＣＵ５０により並列充電の際に繰り返し実行される処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。なお、本ルーチンの繰り返しの実行の開始前に、直列用リレーＲｓをオフ状態とすると共に第１、第２並列用リレーＲｐ１，Ｒｐ２をオン状態とする。

【0015】

本ルーチンが実行されると、システムＥＣＵ５０は、最初に、第１、第２バッテリ１３，１４の許容入力電力Ｗｉｎ１，Ｗｉｎ２の最小値を第１、第２バッテリ１３，１４の共通の要求電力である共通要求電力Ｐｂ＊に設定する（Ｓ１００）。続いて、共通要求電力Ｐｂ＊と第１バッテリ１３の充電電力Ｐｂ１との差分を打ち消すためのフィードバック補正により第１バッテリ１３の補正後要求電力Ｐｂ１＊を設定すると共に（Ｓ１１０）、共通要求電力Ｐｂ＊と第２バッテリ１４の充電電力Ｐｂ２との差分を打ち消すためのフィードバック補正により第２バッテリ１４の補正後要求電力Ｐｂ２＊（＝Ｐｂ＊＋ＰＩ（Ｐｂ２，Ｐｂ＊））を設定する（Ｓ１２０）。ここで、充電電力Ｐｂ１は、例えば、第１、第２バッテリ１３，１４の電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２と電流Ｉｂ１，Ｉｂ２（第１、第２正極ライン３１，３２を流れる電流Ｉｐ１，Ｉｐ２）との積により演算される。そして、補正後要求電力Ｐｂ１＊，Ｐｂ２＊の和を全体要求電力Ｐｔ＊に設定し（Ｓ１３０）、充電スタンド８０の上限電力Ｐｓｍａｘ未満であるか否かを判定する（Ｓ１４０）。上限電力Ｐｓｍａｘは、スタンドＥＣＵ８６から通信により入力する。

【0016】

Ｓ１４０で上限電力Ｐｓｍａｘが全体要求電力Ｐｔ＊以上のときには、全体要求電力Ｐｔ＊を賄う電力を充電スタンド８０からスタンドコネクタ８２側に供給できると判断して、設定した全体要求電力Ｐｔ＊に基づいて全体要求電流Ｉｔ＊を設定して充電スタンド８０のスタンドＥＣＵ８６に送信する（Ｓ１７０）。全体要求電流Ｉｔ＊は、例えば、全体要求電力Ｐｔ＊を給電装置８４の出力電圧Ｖｓで除して演算されたり、全体要求電力Ｐｔ＊を第１、第２バッテリ１３，１４の電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２の最大値で除して演算されたりする。スタンドＥＣＵ８６は、全体要求電流Ｉｔ＊を受信すると、充電スタンド８０から電源システム１０に全体要求電流Ｉｔ＊に相当する電流が供給されるように給電装置８４を制御する。そして、補正後要求電力Ｐｂ２＊に基づいて第２バッテリ１４の電流指令Ｉｂ２＊を設定し（Ｓ１８０）、設定した電流指令Ｉｂ２＊に基づいて第１、第２インバータ２２，２４の制御を行なって（Ｓ１９０）、本ルーチンを終了する。電流指令Ｉｂ２＊は、例えば、補正後要求電力Ｐｂ２＊を第２バッテリ１４の電圧Ｖｂ２で除して演算される。こうした処理により、第１、第２バッテリ１３，１４の充電電力Ｐｂ１，Ｐｂ２が許容入力電力Ｗｉｎ１，Ｗｉｎ２を超過し続けるのを抑制し、第１、第２バッテリ１３，１４の劣化が促進されるのを抑制している。

【0017】

Ｓ１４０で上限電力Ｐｓｍａｘが全体要求電力Ｐｔ＊未満のときには、全体要求電力Ｐｔ＊を賄う電力を充電スタンド８０からスタンドコネクタ８２側に供給できないと判断して、共通要求電力Ｐｂ＊と充電電力Ｐｂ２との差分を打ち消すためのフィードバック補正により設定される電力（＝Ｐｂ＊＋ＰＩ（Ｐｂ２，Ｐｂ＊））から補正量Ｐｂｃを減じて補正後要求電力Ｐｂ２＊を再設定する（Ｓ１５０）。ここで、補正量Ｐｂｃは、共通要求電力Ｐｂ＊から第１バッテリ１３の充電電力Ｐｂ１を減じた電力としてもよいし、予め定めた一定値としてもよい。そして、補正後要求電力Ｐｂ１＊，Ｐｂ２＊の和を全体要求電力Ｐｔ＊に再設定する（Ｓ１６０）。したがって、全体要求電力Ｐｔ＊は、Ｓ１３０で設定される全体要求電力Ｐｔ＊に比して小さい電力に再設定される。そして、再設定した全体要求電力Ｐｔ＊に基づいて全体要求電流Ｉｔ＊を設定して充電スタンド８０のスタンドＥＣＵ８６に送信する（Ｓ１７０）。さらに、補正後要求電力Ｐｂ２＊に基づいて電流指令Ｉｂ２＊を設定し（Ｓ１８０）、設定した電流指令Ｉｂ２＊に基づいて第１、第２インバータ２２，２４の制御を行なって（Ｓ１９０）、本ルーチンを終了する。上限電力Ｐｓｍａｘが全体要求電力Ｐｔ＊未満のときに、Ｓ１５０、Ｓ１６０を実行せずに、Ｓ１７０以降を実行すると、第２バッテリ１４は補正後要求電力Ｐｂ２＊で充電され、第１バッテリ１３は上限電力Ｐｓｍａｘから補正後要求電力Ｐｂ２＊を減じた電力で充電される。そのため、第１バッテリ１３の充電電流と第２バッテリ１４の充電電流とが比較的大きくズレる可能性がある。本実施形態では、上限電力Ｐｓｍａｘが全体要求電力Ｐｔ＊未満のときに、Ｓ１５０で補正後要求電力Ｐｂ２＊（＝Ｐｂ＊＋ＰＩ（Ｐｂ２，Ｐｂ＊）－Ｐｂｃ）をＳ１２０で設定する補正後要求電力Ｐｂ２＊に比して小さくなるように再設定し、再設定した補正後要求電力Ｐｂ２＊を用いて設定される電流指令Ｉｂ２＊に基づいて第１、第２インバータ２２，２４を制御する。これにより、第２バッテリ１４の充電電流を小さくすると共に第１バッテリ１３の充電電流が大きくなるから、第１バッテリ１３の充電電流と第２バッテリ１４の充電電流とが比較的大きくズレるのを抑制できる。

【0018】

以上説明した本実施形態の電源システム１０では、並列充電の際に、上限電力Ｐｓｍａｘが全体要求電力Ｐｔ＊未満のときには、共通要求電力Ｐｂ＊に基づく電力から補正量Ｐｂｃを減じた電力を用いて第１、第２インバータ２２，２４を制御することにより、第１バッテリ１３の充電電流と第２バッテリ１４の充電電流とが比較的大きくズレるのを抑制できる。

【0019】

上述した実施形態では、上限電力Ｐｓｍａｘが全体要求電力Ｐｔ＊未満のときには、Ｓ１５０～Ｓ１９０を実行している。しかし、Ｓ１５０、Ｓ１６０を実行せずに、Ｓ１７０を実行し、Ｓ１８０に代えて、補正後要求電力Ｐｂ２＊に基づく電流値から補正量Ｉｂｃを減じたものを電流指令Ｉｂ２＊に設定して、Ｓ１９０を実行してもよい。

【0020】

上述した実施形態では、Ｓ１１０，Ｓ１２０を実行している。しかし、Ｓ１１０、Ｓ１２０を実行せずにＳ１３０で共通要求電力Ｐｂ＊の２倍の電力を全体要求電力Ｐｔ＊に設定してもよい。この場合、上限電力Ｐｓｍａｘが全体要求電力Ｐｔ＊未満のときには、Ｓ１５０を実行せずに、Ｓ１６０で共通要求電力Ｐｂ＊を２倍した電力から補正量Ｐｂｃを減じたものを全体要求電力Ｐｔ＊に再設定し、Ｓ１７０～Ｓ１９０を実行してもよい。

【0021】

以上、本開示を実施するための実施形態について説明したが、本開示はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

【符号の説明】

【0022】

１０ 電源システム、１３ 第１バッテリ、１４ 第２バッテリ。

【図1】

【図2】

【図3】