特許 7494764 電動車両の電源システム、電動車両の制動システムおよびその制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-27

(45)【発行日】2024-06-04

(54)【発明の名称】電動車両の電源システム、電動車両の制動システムおよびその制御方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/6572 20140101AFI20240528BHJP

   B60L 1/00 20060101ALI20240528BHJP

   B60L 7/24 20060101ALI20240528BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20240528BHJP

   B60L 58/18 20190101ALI20240528BHJP

   B60L 58/26 20190101ALI20240528BHJP

   B60L 58/27 20190101ALI20240528BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20240528BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20240528BHJP

   H01M 10/615 20140101ALI20240528BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20240528BHJP

   H01M 10/633 20140101ALI20240528BHJP

   H01M 10/667 20140101ALI20240528BHJP

   H01M 50/20 20210101ALI20240528BHJP

【ＦＩ】

H01M10/6572

B60L1/00 L

B60L7/24 D

B60L50/60

B60L58/18

B60L58/26

B60L58/27

H01M10/48 P

H01M10/613

H01M10/615

H01M10/625

H01M10/633

H01M10/667

H01M50/20

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021031598

(22)【出願日】2021-03-01

(65)【公開番号】P2022132881

(43)【公開日】2022-09-13

【審査請求日】2023-02-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000003137

【氏名又は名称】マツダ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山本 嵩

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼橋 敏貴

(72)【発明者】

【氏名】對尾 良則

(72)【発明者】

【氏名】宇都宮 隆

【審査官】辻丸 詔

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－２２５５２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１７８４９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－０３９５７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１３０２８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３６２９４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／６５７２

Ｂ６０Ｌ １／００

Ｂ６０Ｌ ７／２４

Ｂ６０Ｌ ５０／６０

Ｂ６０Ｌ ５８／１８

Ｂ６０Ｌ ５８／２６

Ｂ６０Ｌ ５８／２７

Ｈ０１Ｍ １０／４８

Ｈ０１Ｍ １０／６１３

Ｈ０１Ｍ １０／６１５

Ｈ０１Ｍ １０／６２５

Ｈ０１Ｍ １０／６３３

Ｈ０１Ｍ １０／６６７

Ｈ０１Ｍ ５０／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動車両の電源システムであって
複数の電池モジュールと、
前記電動車両の補機に供給するための第１電圧の電力を出力する低電圧出力端子と、
前記電動車両の電動機に供給するための、前記第１電圧よりも高い第２電圧の電力を出力する高電圧出力端子と、
前記複数の電池モジュールの温度を調整する温度調整機構とを備え、
前記温度調整機構は、
複数のペルチェモジュールと、
前記複数のペルチェモジュール同士の接続状態、および、前記複数のペルチェモジュールと前記低電圧出力端子および前記高電圧出力端子との接続状態を切り替える接続切替機構を備え、
前記接続切替機構は、
前記複数のペルチェモジュールの中の１個または並列接続した２個以上を前記低電圧出力端子と接続する第１状態と、前記複数のペルチェモジュールを直列接続し、直列接続した前記複数のペルチェモジュールを前記高電圧出力端子と接続する第２状態とを設定可能である
ことを特徴とする電動車両の電源システム。

【請求項2】

請求項１記載の電動車両の電源システムにおいて、
前記接続切替機構は、
前記第１状態において、前記第１電圧の電力の供給に用いる電池モジュールに応じて、前記低電圧出力端子と接続するペルチェモジュールを切り替える
ことを特徴とする電動車両の電源システム。

【請求項3】

請求項１または２記載の電動車両の電源システムを用い、
ブレーキ操作によって受けた要求制動力を、摩擦ブレーキと、前記電動機による回生制動とによって実現する
電動車両の制動システム。

【請求項4】

請求項３記載の電動車両の制動システムの制御方法であって、
ブレーキ操作によって受けた要求制動力を基にして、回生制動による電流値を演算するステップ（ａ）と、
前記複数の電池モジュールのＳＯＣ（State Of Charge）を基にして、前記複数の電池モジュールへの充電電流の上限値を演算するステップ（ｂ）と、
ステップ（ａ）で演算した回生制動による電流値がステップ（ｂ）で演算した充電電流の上限値を超えるとき、前記接続切替機構が前記第２状態に設定し、前記複数のペルチェモジュールに回生制動電流を通電することによって、前記複数の電池モジュールの加温または冷却を行うステップ（ｃ）とを備える
ことを特徴とする電動車両の制動システムの制御方法。

【請求項5】

請求項４記載の電動車両の制動システムの制御方法において、
ステップ（ｃ）において、加温後に前記複数の電池モジュールのいずれかが所定の下限温度を下回るとき、または、冷却後に前記複数の電池モジュールのいずれかが所定の上限温度を上回るとき、前記接続切替機構が前記第２状態を解除し、前記複数のペルチェモジュールへの回生制動電流の通電を停止する
ことを特徴とする電動車両の制動システムの制御方法。

【請求項6】

請求項５記載の電動車両の制動システムの制御方法において、
ステップ（ｃ）において、前記複数のペルチェモジュールへの回生制動電流の通電を停止したとき、当該停止により損なわれる回生制動力を、摩擦ブレーキによって補填する
ことを特徴とする電動車両の制動システムの制御方法。

【請求項7】

請求項５記載の電動車両の制動システムの制御方法において、
ステップ（ｃ）において、前記複数のペルチェモジュールへの回生制動電流の通電を停止した後、前記接続切替機構が前記第１状態に設定し、前記複数の電池モジュールの温度が所定の温度範囲になるように、前記低電圧出力端子と接続するペルチェモジュールを切り替えながら、前記複数のペルチェモジュールを通電制御する
ことを特徴とする電動車両の制動システムの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

ここに開示された技術は、複数の電池モジュールを備える、電動車両の電源システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１では、複数のセルスタックを含むバッテリモジュールを備えるバッテリパックの構成が開示されている。このバッテリパックは、冷却部が、複数のセルスタックを個別的に冷却するように構成されている。冷却部は、各セルスタックに提供されたバイパス経路を通して流れる充電電流によって少なくとも部分的に活性化する。活性化した冷却部は、所定範囲の領域を冷却する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特表２０２０－５０２９６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１のように、複数の電池モジュールを備える電源システムにおいて、電池モジュール毎にペルチェ素子を設けて、電池モジュールが出力する電力を用いてペルチェ素子を動作させる構成が知られている。このような構成では、各ペルチェ素子を個別に制御することによって、各電池モジュールの温度を細かく制御することができる。

【0005】

一方、モータにより減速回生を行う場合において、電池モジュールのＳＯＣが高いときは、全ての回生電力を電池モジュールに受け入れることが困難になる。このため、上のようなペルチェ素子を設けた構成では、各ペルチェ素子を個別に制御できるとともに、回生電力によってペルチェ素子を動作させることが可能となる構成が、求められる。

【0006】

ここに開示された技術は、複数の電池モジュールを備える電源システムにおいて、温度調整機構が備えるペルチェモジュールを、個別に制御できるとともに、回生電力によって動作させることを可能にすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

ここに開示された技術では、電動車両の電源システムは、複数の電池モジュールと、前記電動車両の補機に供給するための第１電圧の電力を出力する低電圧出力端子と、前記電動車両の電動機に供給するための、前記第１電圧よりも高い第２電圧の電力を出力する高電圧出力端子と、前記複数の電池モジュールの温度を調整する温度調整機構とを備え、前記温度調整機構は、複数のペルチェモジュールと、前記複数のペルチェモジュール同士の接続状態、および、前記複数のペルチェモジュールと前記低電圧出力端子および前記高電圧出力端子との接続状態を切り替える接続切替機構を備え、前記接続切替機構は、前記複数のペルチェモジュールの中の１個または並列接続した２個以上を、前記低電圧出力端子と接続する第１状態と、前記複数のペルチェモジュールを直列接続し、直列接続した前記複数のペルチェモジュールを前記高電圧出力端子と接続する第２状態とを設定可能である。

【0008】

この構成によると、電動車両の電源システムは、複数の電池モジュールの温度を調整する温度調整機構を備える。温度調整機構は、複数のペルチェモジュールを備えており、接続切替機構によって、複数のペルチェモジュール同士の接続状態、および、複数のペルチェモジュールと低電圧出力端子および高電圧出力端子との接続状態を切り替える。そして、接続切替機構は、１個、または、並列接続した２個以上のペルチェモジュールを低電圧出力端子と接続する第１状態と、直列接続した複数のペルチェモジュールを高電圧出力端子と接続する第２状態とを設定可能である。これにより、第１状態において、ペルチェモジュールを個別に制御して各電池モジュールの温度を細かく制御することができ、かつ、第２状態において、電動機からの回生電力によって複数のペルチェモジュールを動作させることができる。したがって、温度調整機構が備えるペルチェモジュールを、個別に制御できるとともに、回生電力によって動作させることが可能になる。

【0009】

また、前記電源システムにおいて、前記接続切替機構は、前記第１状態において、前記第１電圧の電力の供給に用いる電池モジュールに応じて、前記低電圧出力端子と接続するペルチェモジュールを切り替える、としてもよい。

【0010】

これにより、低電圧電力の供給に用いる電池モジュールに応じて、ペルチェモジュールによる冷却および加温を制御することが可能になる。

【0011】

また、前記電源システムを用い、ブレーキ操作によって受けた要求制動力を、摩擦ブレーキと、電動機による回生制動とによって実現する、電動車両の制動システムを構成してもよい。

【0012】

そして、前記電動車両の制動システムの制御方法は、ブレーキ操作によって受けた要求制動力を基にして、回生制動による電流値を演算するステップ（ａ）と、前記複数の電池モジュールのＳＯＣ（State Of Charge）を基にして、前記複数の電池モジュールへの充電電流の上限値を演算するステップ（ｂ）と、ステップ（ａ）で演算した回生制動による電流値がステップ（ｂ）で演算した充電電流の上限値を超えるとき、前記接続切替機構が前記第２状態に設定し、前記複数のペルチェモジュールに回生制動電流を通電することによって、前記複数の電池モジュールの加温または冷却を行うステップ（ｃ）とを備える。

【0013】

これにより、電池モジュールのＳＯＣが高く、回生電力を電池モジュールに受け入れることが困難であるとき、回生電力を用いてペルチェモジュールを動作させて、回生制動を可能にし、かつ、電池モジュールの加温または冷却を行うことができる。

【0014】

また、ステップ（ｃ）において、加温後に前記複数の電池モジュールのいずれかが所定の下限温度を下回るとき、または、冷却後に前記複数の電池モジュールのいずれかが所定の上限温度を上回るとき、前記接続切替機構が前記第２状態を解除し、前記複数のペルチェモジュールへの回生制動電流の通電を停止する、としてもよい。

【0015】

これにより、回生電力を用いたペルチェモジュールの動作によって、電池モジュールの温度が所定範囲内に収まらないときは、回生制動が停止されるので、電池モジュールの温度劣化およびハイレート劣化を抑制することができる。

【0016】

また、ステップ（ｃ）において、前記複数のペルチェモジュールへの回生制動電流の通電を停止したとき、当該停止により損なわれる回生制動力を、摩擦ブレーキによって補填する、としてもよい。

【0017】

これにより、回生制動が停止されたときでも、要求制動力を確保することができる。

【0018】

また、ステップ（ｃ）において、前記複数のペルチェモジュールへの回生制動電流の通電を停止した後、前記接続切替機構が前記第１状態に設定し、前記複数の電池モジュールの温度が所定の温度範囲になるように、前記低電圧出力端子と接続するペルチェモジュールを切り替えながら、前記複数のペルチェモジュールを通電制御する、としてもよい。

【0019】

これにより、電池モジュールの温度を所定の温度範囲に収めることによって、再び、回生電力を用いてペルチェモジュールを動作させることが可能になる。

【発明の効果】

【0020】

以上説明したように、ここに開示された技術によると、複数の電池モジュールを備える電源システムにおいて、温度調整機構が備えるペルチェモジュールを、個別に制御できるとともに、回生電力によって動作させることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】電動車両のシステム構成の例

【図2】電池モジュールを備える電源システムの構成例

【図3】ペルチェモジュールの配置例

【図4】実施形態における温度調整機構の回路構成例

【図5】電動車両の制動システムの主要部の構成例

【図6】図５の制動システムの動作例

【図7】図５の制動システムの動作例

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

【0023】

図１は電動車両のシステム構成の例である。図１に示す電動車両１は、駆動源として、エンジン（内燃機関）２と、モータ（電動機）３とを備える。エンジン２は、当該エンジン２を始動させるためのスタータ４を有する。なお、本開示において、電動車両のシステム構成は図１に示したものに限られず、例えば、電動車両はエンジンを備えない電気自動車であってもよい。

【0024】

電動車両１は、複数の電池モジュールを備える電源システム２０を備える。電源システム２０は、電動車両１の主として補機５に供給するための、例えば１２Ｖの電力を出力する低電圧出力端子２１と、電動車両１の主としてモータ３に供給するための、例えば４８Ｖの電力を出力する高電圧出力端子２２とを備える。ただし、ここでの電圧値は一例であり、本開示において、電源システム２０の出力電圧は、１２Ｖや４８Ｖに限られるものではない。低電圧出力端子２１から出力される電力は、補機５の他にも例えば、エンジン２のスタータ４に供給される。

【0025】

図２は実施形態に係る電動車両の電源システム２０の構成例である。図２の電源システム２０は、４個の電池モジュール１０（図では１～４の番号を付しており、以下、適宜、モジュール１～４と称する）を備える。各電池モジュール１０は、電圧１２Ｖの電力を出力するものとする。ただし、本開示において、電源システムが備える電池モジュール１０の個数は４個に限られるものではなく、また、電池モジュール１０の出力電圧は１２Ｖに限られるものではない。

【0026】

図２の電源システム２０は、低電圧出力端子２１と、高電圧出力端子２２と、接地端子２３とを備える。また、各電池モジュール１０には、その温度を測定する温度センサ（図示せず）が設けられている。

【0027】

図２の電源システム２０における電源ラインには、合計１６個のリレー３０（図では１～１６の丸数字を付しており、以下、適宜、リレー１～１６と称する）が設けられている。各リレー３０は、制御部１５から送られる制御信号によって、オン（閉状態）とオフ（開状態）とが切り換え可能に構成されている。各リレーは、例えば、ＭＯＳＦＥＴ等によって構成される。リレー３０がオンのとき、その両端の電源ラインは接続状態になり、リレー３０がオフのとき、その両端の電源ラインは非接続状態になる。電源ラインとリレー３０によって、複数の電池モジュール１０と、低電圧出力端子２１および高電圧出力端子２２との接続状態を切り替える、切替機構が構成されている。なお、本開示における電源システムの構成は、図２に示すものに限られるものではない。

【0028】

図２の電源システム２０では、各電池モジュール１０の正極と低電圧出力端子２１とを接続する電源ラインに、リレー１，３，５，７（複数の第１リレー）がそれぞれ設けられている。各電池モジュール１０の負極と接地端子２３とを接続する電源ラインに、リレー２，４，６，８（複数の第２リレー）がそれぞれ設けられている。複数の電池モジュール１０を直列かつ環状に接続する環状電源ラインにおいて、電池モジュール１０同士の間に、リレー９，１０，１１，１２（複数の第３リレー）がそれぞれ設けられている。そして、各電池モジュール１０の正極と高電圧出力端子２２とを接続する電源ラインに、リレー１３，１４，１５，１６（複数の第４リレー）がそれぞれ設けられている。なお、リレー１２の一端とモジュール１の負極とは接続されている（図１では破線および黒太矢印で示している）。

【0029】

図２の電源システム２０は、４個の電池モジュール１０を直列接続して高電圧出力端子２２から４８Ｖ電力を出力することができ、かつ、この状態で、いずれかの電池モジュール１０から低電圧出力端子２１を介して１２Ｖ電力を出力することができる。すなわち、図２の電源システム２０を利用することによって、４８Ｖ出力と１２Ｖ出力を同時に行うことができる。加えて、１２Ｖ出力を行う電池モジュール１０を適宜切り換えることができる。これにより、例えば、各電池モジュール１０のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Of Charge）のバランスを容易にとることができる。

【0030】

本実施形態では、図３に示すように、電源システム２０において、複数の電池モジュール１０の温度を調整するために、ペルチェモジュール４０が設けられている。ペルチェモジュール４０は、ペルチェ素子を有しており、供給される電流が流れる向きに応じて、放熱または吸熱を行う。ペルチェモジュール４０に供給する電流を制御することによって、電池モジュール１０の加温および冷却を行うことができる。

【0031】

図４は本実施形態における温度調整機構の回路構成例である。図４の温度調整機構は、４個のペルチェモジュール４０（図では１～４の丸数字を付しており、以下、適宜、ペルチェモジュール１～４と称する）を備えている。各ペルチェモジュール４０は、例えば、４個の電池モジュール１０に対応してそれぞれ、配置されている。ただし、本開示において、温度調整機構が備えるペルチェモジュール４０の個数は４個に限られるものではなく、また、ペルチェモジュール４０と電池モジュール１０との配置関係はここで示したものに限られるものではない。

【0032】

各ペルチェモジュール４０は、正極および負極を有しており、各ペルチェモジュール４０を直列接続、または、並列接続可能なように、配線構造５０が構成されている。配線構造５０には、９個のスイッチング（ＳＷ）素子５１（図では１～９の数字を付しており、以下、適宜、ＳＷ素子１～９と称する）が配置されている。各スイッチング素子５１は、制御部４５から送られる制御信号によって、オン（閉状態）とオフ（開状態）とが切り換え可能に構成されている。スイッチング素子５１は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ等によって構成される。

【0033】

例えば、ＳＷ素子１～６をオフにし、ＳＷ素子７～９をオンにすることによって、４個のペルチェモジュール１～４を直列接続することができる。また、ＳＷ素子１～６をオンにし、ＳＷ素子７～９をオフにすることによって、４個のペルチェモジュール１～４を並列接続することができる。また、１個のペルチェモジュール４０のみに電流を流すように接続することも可能である。例えば、ＳＷ素子４をオンにし、他のＳＷ素子をオフすることによって、ペルチェモジュール１のみに電流を流すことができる。同様にして、並列接続した２個または３個のペルチェモジュール５１に電流を流すことができる。

【0034】

また、図４の温度調整機構は、極切替構造６０を備える。極切替構造６０は、ペルチェモジュール４０に流れる電流の向きを切り替えるものであり、４個のスイッチング素子６１（図では、Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２の文字を付しており、以下、適宜、ＳＷ素子Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２と称する）を備える。各スイッチング素子６１は、制御部４５から送られる制御信号によって、オン（閉状態）とオフ（開状態）とが切り換え可能に構成されている。スイッチング素子６１は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ等によって構成される。

【0035】

例えば、ＳＷ素子Ａ１，Ｂ１をオンにし、ＳＷ素子Ａ２，Ｂ２をオフにすることによって、端子Ａからペルチェモジュール４０の正極に向かう向きに電流を流すことができる。一方、ＳＷ素子Ａ１，Ｂ１をオフにし、ＳＷ素子Ａ２，Ｂ２をオンにすることによって、端子Ａからペルチェモジュール４０の負極に向かう向きに電流を流すことができる。

【0036】

さらに、図２に戻り、本実施形態における温度調整機構は、電源系切替構造７０を備えている。電源系切替構造７０は、ペルチェモジュール４０に与える電源を切り替えるものであり、ここでは、１２Ｖ出力か４８Ｖ出力かを切り替える。電源系切替構造７０は、２個のスイッチング素子７１，７２を備える。スイッチング素子７１は、低電圧出力端子２１と、極切替構造６０の端子Ａとの間に設けられている。スイッチング素子７２は、高電圧出力端子２２と、極切替構造６０の端子Ａとの間に設けられている。スイッチング素子７１，７２は、制御部４５から送られる制御信号によって、オン（閉状態）とオフ（開状態）とが切り換え可能に構成されている。スイッチング素子７１，７２は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ等によって構成される。また、極切替構造６０の端子Ｂは、接地端子２３と接続されている。

【0037】

本実施形態では、配線構造５０、極切替機構６０および電源系切替構造７０と、制御部４５とによって、複数のペルチェモジュール４０同士の接続状態、および、複数のペルチェモジュール４０と低電圧出力端子２１および高電圧出力端子２２との接続状態を切り替える、接続切替機構が構成されている。

【0038】

例えば、配線構造５０においてＳＷ素子４のみがオンになり、電源系切替構造７０においてスイッチング素子７１がオン、スイッチング素子７２がオフになることによって、１２Ｖ電力が、ペルチェモジュール１のみに供給される（図４の線Ｐ１）。また、配線構造５０においてＳＷ素子７－９のみがオンになり、電源系切替構造７０においてスイッチング素子７１がオフ、スイッチング素子７２がオンになることによって、４８Ｖ電力が、直列接続されたペルチェモジュール１－４に供給される（図４の線Ｐ２）。そしていずれの場合でも、極切替機構６０によって、ペルチェモジュール４０に流す電流の向きを切り替えることができる。すなわち、ペルチェモジュール４０によって加温を行うか冷却を行うかを制御することができる。

【0039】

本実施形態に係る電動車両１の電源システム２０は、複数の電池モジュール１０の温度を調整する温度調整機構を備える。温度調整機構は、複数のペルチェモジュール４０を備えており、接続切替機構によって、複数のペルチェモジュール４０同士の接続状態、および、複数のペルチェモジュール４０と低電圧出力端子２１および高電圧出力端子２２との接続状態を切り替える。そして、接続切替機構は、１個、または、並列接続した２個以上のペルチェモジュール４０を低電圧出力端子２１と接続する第１状態と、直列接続した複数のペルチェモジュール４０を高電圧出力端子２２と接続する第２状態とを設定可能である。これにより、第１状態において、ペルチェモジュール４０を個別に制御して各電池モジュール１０の温度を細かく制御することができ、かつ、第２状態において、モータ３からの回生電力によって複数のペルチェモジュール４０を動作させることができる。したがって、温度調整機構が備えるペルチェモジュール４０を、個別に制御できるとともに、回生電力によって動作させることが可能になる。

【0040】

そして、本実施形態では、電動車両の制動システムが、上述した電源システムを用いて、ブレーキ操作によって受けた要求制動力を、摩擦ブレーキと、電動機による回生制動とによって実現する。

【0041】

図５は電動車両の制動システムの主要部の構成例である。コントローラ８０は、ブレーキペダル踏み込み量センサ９１からデータを受けて、要求制動量を演算する要求制動量演算部８１を備える。要求制動量演算部８１は、電池電圧センサ１６から電池モジュール１０の電圧値を受け、ＳＯＣセンサ１７から電池モジュール１０のＳＯＣデータを受け、電池モジュール温度センサ１８から電池モジュール１０の温度データを受ける。また、図示していないが、各種センサから車速データ等も受ける。液圧ブレーキ演算部８２は、要求制動量を基にして摩擦ブレーキ力を設定し、液圧ブレーキアクチュエータ９２を制御する。回生制動量演算部８３は、要求制動量を基にして回生制動量を設定し、インバータ６を制御する。ペルチェ素子制御部４５は、図４に示す制御部４５に相当しており、ペルチェ素子接続回路となる配線構造５０、極切替機構６０、および、電源系切替構造７０を制御する。

【0042】

図６および図７は図５の制動システムの動作例を示すフローチャートである。

【0043】

図６に示すように、コントローラ８０は、ブレーキ踏み込み量Ｂｒｋ、車速Ｖ，電池モジュール１０のＳＯＣ、電池モジュール１０の温度Ｔａ～Ｔｄを読み込む（Ｓ１１）。そして、ブレーキ踏み込み量Ｂｒｋが生じたとき（Ｓ１２でＹｅｓ）、ブレーキ踏み込み量Ｂｒｋから要求制動量を演算し（Ｓ１３）、要求制動量を基にして、回生制動力を設定し、摩擦ブレーキ力を設定する（Ｓ１４）。そして、回生制動による電流値Ｉｒを演算する（Ｓ１５）。また、電池モジュール１０のＳＯＣを基にして、電池モジュール１０への充電電流の上限値Ｉｍａｘを演算する（Ｓ１６）。

【0044】

コントローラ８０は、ペルチェモジュール４０を直列接続して通電することが禁止されているか否かを判定する（Ｓ２１）。禁止されているときは、回生制動による電流値Ｉｒが電池モジュール１０への充電電流の上限値Ｉｍａｘを超えているか否かを判定する（Ｓ２２）。超えていないときは、回生制動による電流を全て電池モジュール１０に充電することが可能である。一方、超えているときは、ＩｒがＩｍａｘと等しくなるように回生制動力を減量補正し（Ｓ２３）、回生制動力の減量分について、摩擦ブレーキ力を増量補正する（Ｓ２４）。これにより、回生制動が困難なときであっても、要求制動量を確保することができる。その後、図７のフローのＳ４１に続く。Ｓ４１以降の動作については後述する。

【0045】

コントローラ８０は、ペルチェモジュール４０を直列接続して通電することが禁止されていないときは（Ｓ２１でＮＯ）、回生制動による電流値Ｉｒが電池モジュール１０への充電電流の上限値Ｉｍａｘを超えているか否かを判定する（Ｓ３０）。超えていないときは、回生制動による電流を全て電池モジュール１０に充電することが可能である。

【0046】

一方、超えているときは、配線構造５０の制御によって、ペルチェモジュール４０を直列接続する（Ｓ３１）。そして、電流値Ｉｒのうち充電電流の上限値Ｉｍａｘを超えた分の電流値をペルチェモジュール４０に流す。このとき、極切替機構６０の制御によって、ペルチェモジュール４０が放熱を行い、電池モジュール１０の加温を行うように設定する（Ｓ３２）。電池モジュール１０の温度Ｔａ～Ｔｄが所定の上限値Ｔｍａｘを超えていないときは（Ｓ３３でＮＯ）、スタートにもどる。電池モジュール１０の温度Ｔａ～Ｔｄのいずれかが所定の上限値Ｔｍａｘを超え（Ｓ３３でＹＥＳ）、かつ、電池モジュール１０の温度Ｔａ～Ｔｄが所定の下限値Ｔｍｉｎを下回っていないときは（Ｓ３４でＮＯ）、極切替機構６０の制御によって、ペルチェモジュール４０が吸熱を行い、電池モジュール１０の冷却を行うように設定する（Ｓ３５）。その後、図７のＳ３６に進む。電池モジュール１０の温度Ｔａ～Ｔｄが所定の下限値Ｔｍｉｎを下回っていないときは（Ｓ３６でＮＯ）、スタートにもどる。また、電池モジュール１０の温度Ｔａ～Ｔｄのいずれかが所定の下限値Ｔｍｉｎを下回り（Ｓ３６でＹＥＳ）、かつ、電池モジュール１０の温度Ｔａ～Ｔｄが所定の上限値Ｔｍａｘを超えていないときは（Ｓ３７でＮＯ）、スタートにもどる。

【0047】

一方、加温後に、電池モジュール１０の温度Ｔａ～Ｔｄのいずれか所定の下限値Ｔｍｉｎを下回っているとき（Ｓ３４でＹＥＳ）、または、冷却後に、電池モジュール１０の温度Ｔａ～Ｔｄのいずれかが所定の上限値Ｔｍａｘを上回っているとき（Ｓ３７でＹＥＳ）は、Ｓ４１に進む。

【0048】

Ｓ４１以降の動作では、各電池モジュール１０の温度Ｔａ～Ｔｄが所定の適用温度の範囲内になるように、温度調整機構を動作させる。まず、ペルチェモジュール４０の直列接続を解除し、ペルチェモジュール４０の直列接続による通電を禁止する（Ｓ４１）。そして、配線構造５０の制御によってペルチェモジュール４０を並列接続し、電力系切替構造７０の制御によって、ペルチェモジュール４０を１２Ｖ電源すなわち低電圧出力端子２１に接続する（Ｓ４２）。各電池モジュール１０の温度Ｔａ～Ｔｄが所定の適用温度の中心温度Ｔｃになるように、配線構造５０の制御によって、１２Ｖ電源に接続するペルチェモジュール４０を適宜切り替え、また、極切替機構６０の制御によって、ペルチェモジュール４０に流れる電流の向きを適宜切り替える（Ｓ４３）。Ｓ４３の制御を所定期間行い、各電池モジュール１０の温度Ｔａ～Ｔｄが所定の適用温度の中心温度Ｔｃ近くになったときは（Ｓ４４でＹＥＳ）、再び、回生電力を用いてペルチェモジュール４０を動作させることが可能になるため、ペルチェモジュール４０の直列接続による通電禁止を解除し（Ｓ４５）、スタートにもどる。一方、各電池モジュール１０の温度Ｔａ～Ｔｄが所定の適用温度の中心温度Ｔｃ近くにならなかったときは（Ｓ４４でＮＯ）、ペルチェモジュール４０の直列接続による通電を禁止したまま、スタートにもどる。

【0049】

以上のような動作によって、電源システム２０を用いた制動システムにおいて、電池モジュール１０のＳＯＣが高く、回生電力を電池モジュール１０に受け入れることが困難であるとき、回生電力を用いてペルチェモジュール４０を動作させて、回生制動を可能にし、かつ、電池モジュール１０の加温または冷却を行うことができる。また、回生電力を用いたペルチェモジュール４０の動作によって、電池モジュール１０の温度が所定範囲内に収まらないときは、回生制動が停止されるので、電池モジュール１０の温度劣化およびハイレート劣化を抑制することができる。

【0050】

前述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本開示の範囲を限定的に解釈してはならない。本開示の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本開示の範囲内のものである。

【符号の説明】

【0051】

１ 電動車両
３ モータ（電動機）
５ 補機
１０ 電池モジュール
２０ 電源システム
２１ 低電圧出力端子
２２ 高電圧出力端子
４０ ペルチェモジュール
４５ 制御部
５０ 配線構造
５１ スイッチング素子
６０ 極切替構造
６１ スイッチング素子
７０ 電源系切替構造
７１，７２ スイッチング素子
８０ コントローラ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】