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(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】2024-07-17
(45)【発行日】2024-07-25
(54)【発明の名称】電源制御装置、電源装置、及び電源制御方法
(51)【国際特許分類】
B60L 58/10 20190101AFI20240718BHJP
H01M 10/48 20060101ALN20240718BHJP
H02J 7/00 20060101ALN20240718BHJP
【ＦＩ】
B60L58/10
H01M10/48 P
H02J7/00 P
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2021133412
(22)【出願日】2021-08-18
(65)【公開番号】P2023027996
(43)【公開日】2023-03-03
【審査請求日】2022-12-15
(73)【特許権者】
【識別番号】000006895
【氏名又は名称】矢崎総業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100145908
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 信雄
(74)【代理人】
【識別番号】100136711
【弁理士】
【氏名又は名称】益頭 正一
(72)【発明者】
【氏名】荘田 隆博
【審査官】杉田 恵一
(56)【参考文献】
【文献】特開２００４－０５６９３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－１０９８４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－１１８８２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－０８４６３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０７７１２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１５４７７９（ＵＳ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１３／１４５６１８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１９／２３９６４０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０２１／１００７９９（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６０Ｌ ５３／００
Ｂ６０Ｌ ５８／００
Ｈ０１Ｍ １０／４２
Ｈ０２Ｊ １／００
Ｈ０２Ｊ ７／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
負荷及び発電部に並列に接続されるバッテリ及びキャパシタと、前記キャパシタと直列に接続され前記キャパシタの充放電電力を変換するＤＣ／ＤＣコンバータとを備える電源装置の充放電を制御する電源制御装置であって、前記電源装置から前記負荷への放電電流と、前記バッテリと前記キャパシタとの出力電流の比率である放電電流比率と、前記電源装置の電源損失との関係を示す関係情報を有し、
前記電源装置から前記負荷への放電電流の測定値を取得し、
取得した前記電源装置から前記負荷への放電電流の測定値に対応する前記電源装置の電源損失が最小となる前記放電電流比率を前記関係情報から求め、
前記放電電流比率が前記関係情報から求めた前記放電電流比率となるように、前記ＤＣ／ＤＣコンバータにより、前記キャパシタの放電電流を調整する電源制御装置。
【請求項2】
前記バッテリと前記キャパシタとの少なくとも一つの電池状態を推定し、推定した前記電池状態に応じて、前記関係情報を更新する請求項１に記載の電源制御装置。
【請求項3】
負荷及び発電部に並列に接続されるバッテリ及びキャパシタと、前記キャパシタと直列に接続され前記キャパシタの充放電電力を変換するＤＣ／ＤＣコンバータとを備える電源装置の充放電を制御する電源制御装置であって、前記発電部から前記電源装置への充電電流と、前記バッテリと前記キャパシタとの入力電流の比率である充電電流比率と、前記電源装置の電源損失との関係を示す関係情報を有し、
前記発電部から前記電源装置への充電電流の測定値を取得し、
取得した前記発電部から前記電源装置への充電電流の測定値に対応する前記電源装置の電源損失が最小となる前記充電電流比率を前記関係情報から求め、
前記充電電流比率が前記関係情報から求めた前記充電電流比率となるように、前記ＤＣ／ＤＣコンバータにより、前記キャパシタの充電電流を調整する電源制御装置。
【請求項4】
前記バッテリと前記キャパシタとの少なくとも一つの電池状態を推定し、推定した前記電池状態に応じて、前記関係情報を更新する請求項３に記載の電源制御装置。
【請求項5】
負荷及び発電部に並列に接続されるバッテリ及びキャパシタと、前記キャパシタと直列に接続され前記キャパシタの充放電電力を変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記バッテリ及び前記キャパシタの充放電を制御する請求項１～４の何れか１項に記載の電源制御装置と
を備える電源装置。
【請求項6】
負荷及び発電部に並列に接続されるバッテリ及びキャパシタと、前記キャパシタと直列に接続され前記キャパシタの充放電電力を変換するＤＣ／ＤＣコンバータとを備える電源装置の充放電をコンピュータを用いて制御する電源制御方法であって、前記電源装置から前記負荷への放電電流と、前記バッテリと前記キャパシタとの出力電流の比率である放電電流比率と、前記電源装置の電源損失との関係を示す関係情報を有し、
前記電源装置から前記負荷への放電電流の測定値を取得し、
取得した前記電源装置から前記負荷への放電電流の測定値に対応する前記電源装置の電源損失が最小となる前記放電電流比率を前記関係情報から求め、
前記放電電流比率が前記関係情報から求めた前記放電電流比率となるように、前記ＤＣ／ＤＣコンバータにより、前記キャパシタの放電電流を調整する電源制御方法。
【請求項7】
負荷及び発電部に並列に接続されるバッテリ及びキャパシタと、前記キャパシタと直列に接続され前記キャパシタの充放電電力を変換するＤＣ／ＤＣコンバータとを備える電源装置の充放電をコンピュータを用いて制御する電源制御方法であって、前記発電部から前記電源装置への充電電流と、前記バッテリと前記キャパシタとの入力電流の比率である充電電流比率と、前記電源装置の電源損失との関係を示す関係情報を有し、
前記発電部から前記電源装置への充電電流の測定値を取得し、
取得した前記発電部から前記電源装置への充電電流の測定値に対応する前記電源装置の電源損失が最小となる前記充電電流比率を前記関係情報から求め、
前記充電電流比率が前記関係情報から求めた前記充電電流比率となるように、前記ＤＣ／ＤＣコンバータにより、前記キャパシタの充電電流を調整する電源制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電源制御装置、電源装置、及び電源制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
スターターモータ等の大電流が流れる大電流負荷と発電機とが並列に接続されたバッテリと、発電機が発生した回生電力を蓄電するキャパシタと、回生電力をキャパシタに対応する電圧に変換し、キャパシタの出力を負荷に対応する電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータとを備える電源装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１６－７７１２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
二次電池の内部抵抗が充電率や劣化状態や電池温度等によって変化することにより、二次電池の充放電時にはその内部抵抗に応じた電源損失が発生する。それに対して、上記キャパシタは、内部抵抗が低いことにより充放電時の電源損失が抑えられる。しかしながら、キャパシタの端子間電圧が、充電率によって大きく変化することにより、キャパシタの端子間電圧とシステムの電圧（上記バッテリ等のメイン電源の電圧）とを整合するためのＤＣ／ＤＣコンバータが必須となる。このＤＣ／ＤＣコンバータの変換損失によりキャパシタによる電源損失の抑制効果が相殺され、システム全体では充放電時の効率が悪化することも考えられる。このシステム全体での充放電時の効率の悪化は、発熱量の増加を引き起こし、システム温度の上昇を抑えるためのより強力な冷却機構を必要とすることにつながる。
【0005】
本発明は、上記事情に鑑み、二次電池の高効率な充放電を実現できる電源制御装置、電源装置、及び電源制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の電源制御装置は、負荷及び発電部に並列に接続されるバッテリ及びキャパシタと、前記キャパシタと直列に接続され前記キャパシタの充放電電力を変換するＤＣ／ＤＣコンバータとを備える電源装置の充放電を制御する電源制御装置であって、前記電源装置から前記負荷への放電電流と、前記バッテリと前記キャパシタとの出力電流の比率である放電電流比率と、前記電源装置の電源損失との関係を示す関係情報を有し、前記電源装置から前記負荷への放電電流の測定値を取得し、取得した前記電源装置から前記負荷への放電電流の測定値に対応する前記電源装置の電源損失が最小となる前記放電電流比率を前記関係情報から求め、前記放電電流比率が前記関係情報から求めた前記放電電流比率となるように、前記ＤＣ／ＤＣコンバータにより、前記キャパシタの放電電流を調整する。
【0007】
本発明の電源制御装置は、負荷及び発電部に並列に接続されるバッテリ及びキャパシタと、前記キャパシタと直列に接続され前記キャパシタの充放電電力を変換するＤＣ／ＤＣコンバータとを備える電源装置の充放電を制御する電源制御装置であって、前記発電部から前記電源装置への充電電流と、前記バッテリと前記キャパシタとの入力電流の比率である充電電流比率と、前記電源装置の電源損失との関係を示す関係情報を有し、前記発電部から前記電源装置への充電電流の測定値を取得し、取得した前記発電部から前記電源装置への充電電流の測定値に対応する前記電源装置の電源損失が最小となる前記充電電流比率を前記関係情報から求め、前記充電電流比率が前記関係情報から求めた前記充電電流比率となるように、前記ＤＣ／ＤＣコンバータにより、前記キャパシタの充電電流を調整する。
【0008】
本発明の電源装置は、負荷及び発電部に並列に接続されるバッテリ及びキャパシタと、前記キャパシタと直列に接続され前記キャパシタの充放電電力を変換する電力変換部と、前記バッテリ及び前記キャパシタの充放電を制御する上記の電源制御装置とを備える。
【0009】
本発明の電源制御方法は、負荷及び発電部に並列に接続されるバッテリ及びキャパシタと、前記キャパシタと直列に接続され前記キャパシタの充放電電力を変換するＤＣ／ＤＣコンバータとを備える電源装置の充放電をコンピュータを用いて制御する電源制御方法であって、前記電源装置から前記負荷への放電電流と、前記バッテリと前記キャパシタとの出力電流の比率である放電電流比率と、前記電源装置の電源損失との関係を示す関係情報を有し、前記電源装置から前記負荷への放電電流の測定値を取得し、取得した前記電源装置から前記負荷への放電電流の測定値に対応する前記電源装置の電源損失が最小となる前記放電電流比率を前記関係情報から求め、前記放電電流比率が前記関係情報から求めた前記放電電流比率となるように、前記ＤＣ／ＤＣコンバータにより、前記キャパシタの放電電流を調整する。
【0010】
本発明の電源制御方法は、負荷及び発電部に並列に接続されるバッテリ及びキャパシタと、前記キャパシタと直列に接続され前記キャパシタの充放電電力を変換するＤＣ／ＤＣコンバータとを備える電源装置の充放電をコンピュータを用いて制御する電源制御方法であって、前記発電部から前記電源装置への充電電流と、前記バッテリと前記キャパシタとの入力電流の比率である充電電流比率と、前記電源装置の電源損失との関係を示す関係情報を有し、前記発電部から前記電源装置への充電電流の測定値を取得し、取得した前記発電部から前記電源装置への充電電流の測定値に対応する前記電源装置の電源損失が最小となる前記充電電流比率を前記関係情報から求め、前記充電電流比率が前記関係情報から求めた前記充電電流比率となるように、前記ＤＣ／ＤＣコンバータにより、前記キャパシタの充電電流を調整する。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、複数の電源部の充電電流比率又は放電電流比率の設定により複数の電源部を備える電源装置の電源損失を最小化することができ、よって、二次電池の高効率な充電又は放電を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明を好適な実施形態に沿って説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限られるものではなく、以下に示す実施形態は本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す実施形態において、一部構成の図示や説明を省略している箇所があるが、省略された技術の詳細については、以下に説明する内容と矛盾点が発生しない範囲内において、適宜公知又は周知の技術が適用される。
【0014】
図１は、本発明の一実施形態に係る制御装置１００を備える電源装置１を示す図である。この図に示すように、電源装置１は、メイン電源部２と、サブ電源部３と、電流センサ４，５，６と、電圧センサ７と、制御装置１００とを備える。メイン電源部２とサブ電源部３とは、負荷（発電部）Ｌに並列で接続されている。
【0015】
メイン電源部２は、メイン二次電池２１を備える。メイン二次電池２１は、リチウムイオンバッテリ等のエネルギー密度が高い二次電池である。サブ電源部３は、サブ二次電池３１と、電圧変換部３２とを備える。サブ二次電池３１は、メイン二次電池２１よりも相対的に出力密度が高く内部抵抗が低いリチウムイオンキャパシタやチタン酸リチウムイオン二次電池等の二次電池である。電圧変換部３２は、電源装置１の電圧（メイン二次電池２１の電圧）とサブ二次電池３１の電圧とを整合するためのＤＣ／ＤＣコンバータ等である。サブ二次電池３１と電圧変換部３２とは直列に接続されている。
【0016】
電流センサ４は、メイン電源部２の入出力電流を測定して測定値を制御装置１００に送信する。また、電流センサ５は、サブ電源部３の入出力電流を測定して測定値を制御装置１００に送信する。さらに、電流センサ６は、電源装置１と負荷（発電部）Ｌとの間の充放電電流を測定して測定値を制御装置１００に送信する。なお、電流センサ４，５，６のいずれか一つ（例えば電流センサ６）を省略し、その省略する電流センサによる電流測定を、残りの２つの電流センサの測定値から算出することに代えてもよい。
【0017】
電圧センサ７は、メイン二次電池２１の端子間電圧を測定して測定値を制御装置１００に送信する。制御装置１００は、電流センサ４，５，６及び電圧センサ７から送信された測定値に基づいてメイン電源部２及びサブ電源部３の電池状態を推定する。メイン電源部２及びサブ電源部３の電池状態を示す指標としては、メイン二次電池２１の内部抵抗、電源電圧、電圧変換部３２の変換効率等を例示できる。
【0018】
電源装置１は、車載用あるいは定置用の電源である。この電源装置１のメイン二次電池２１及びサブ二次電池３１は、不図示の充電回路を通じて発電部から電力を供給されて充電され、充電された電力を放電して負荷Ｌに電力を供給する。電源装置１が車載用の場合には、駆動用モータ、エアコン、各種車載電装品等が負荷Ｌとなる。なお、駆動用モータは負荷Ｌにもなり発電部にもなる。また、電源装置１が定置用の場合には、家庭内の家電、商用電源系統、液晶表示器、通信モジュール等が負荷Ｌとなり、太陽光発電システム等が発電部となる。
【0019】
【0020】
電池状態解析部１０１は、電流センサ４から送信されるメイン電源部２の入出力電流の測定値、電流センサ５から送信されるサブ電源部３の入出力電流の測定値、電流センサ６から送信される電源装置１と負荷Ｌとの間の充放電電流の測定値、及び電圧センサ７から送信されるメイン二次電池２１の端子間電圧の測定値とに基づいて、メイン電源部２、及びサブ電源部３の電池状態を推定する。具体的には、電池状態解析部１０１は、電流センサ４，５，６及び電圧センサ７の測定値に基づいて、メイン二次電池２１の内部抵抗、電源電圧、電圧変換部３２の変換損失等を推定する。
【0021】
マップ生成部１０２は、予め作成された放電電流比率マップ及び充電電流比率マップを有しており、これらの放電電流比率マップ及び充電電流比率マップを、電池状態解析部１０１によるメイン二次電池２１の内部抵抗、電源電圧、電圧変換部３２の変換損失の推定結果に応じて更新する。放電電流比率マップは、電源装置１から負荷Ｌへの放電電流と、放電時の電源装置１の電源損失の合計値と、メイン電源部２の出力電流とサブ電源部３の出力電流との比率である放電電流比率との関係を示す情報である。
【0022】
放電時の電源装置１の電源損失の合計値ＰＤは、下記（１）式で表される。
ＰＤ＝ＰＤＭ＋ＰＤＳ …（１）
ＰＤＭは放電時のメイン電源部２の電源損失であり、ＰＤＳは放電時のサブ電源部３の電源損失である。
ＰＤ＝ＰＤＭ＋ＰＤＳ …（１）
ＰＤＭは放電時のメイン電源部２の電源損失であり、ＰＤＳは放電時のサブ電源部３の電源損失である。
【0023】
放電時のメイン電源部２の電源損失ＰＤＭは、下記（２）式で表され、放電時のサブ電源部３の電源損失ＰＤＳは、下記（３）式で表される。
ＰＤＭ＝ＩＬ ２×ｒｍ …（２）
ＩＬは電源装置１から負荷Ｌへの放電電流であり、ｒｍはメイン電源部２の内部抵抗である。
ＰＤＳ＝ＩＬ×Ｖｍ×η …（３）
Ｖｍはメイン二次電池２１の電源電圧であり、ηはサブ電源部３の放電時の電圧変換部（ＤＣ／ＤＣコンバータ）３２の変換効率である。
ＰＤＭ＝ＩＬ ２×ｒｍ …（２）
ＩＬは電源装置１から負荷Ｌへの放電電流であり、ｒｍはメイン電源部２の内部抵抗である。
ＰＤＳ＝ＩＬ×Ｖｍ×η …（３）
Ｖｍはメイン二次電池２１の電源電圧であり、ηはサブ電源部３の放電時の電圧変換部（ＤＣ／ＤＣコンバータ）３２の変換効率である。
【0024】
充電時の電源装置１の電源損失の合計値ＰＤ’は、下記（４）式で表される。
ＰＤ’＝ＰＤＭ’＋ＰＤＳ’ …（４）
ＰＤＭ’は充電時のメイン電源部２の電源損失であり、ＰＤＳ’は充電時のサブ電源部３の電源損失である。
ＰＤ’＝ＰＤＭ’＋ＰＤＳ’ …（４）
ＰＤＭ’は充電時のメイン電源部２の電源損失であり、ＰＤＳ’は充電時のサブ電源部３の電源損失である。
【0025】
充電時のメイン電源部２の電源損失ＰＤＭ’は、下記（５）式で表され、充電時のサブ電源部３の電源損失ＰＤＳ’は、下記（６）式で表される。
ＰＤＭ’＝ＩＬ’２×ｒｍ …（５）
ＩＬ’は負荷Ｌから電源装置１への充電電流である。
ＰＤＳ’＝ＩＬ’×Ｖｍ×η’ …（６）
η’はサブ電源部３の充電時の電圧変換部（ＤＣ／ＤＣコンバータ）３２の変換効率である。
ＰＤＭ’＝ＩＬ’２×ｒｍ …（５）
ＩＬ’は負荷Ｌから電源装置１への充電電流である。
ＰＤＳ’＝ＩＬ’×Ｖｍ×η’ …（６）
η’はサブ電源部３の充電時の電圧変換部（ＤＣ／ＤＣコンバータ）３２の変換効率である。
【0026】
ここで、サブ電源部３の電源損失ＰＤＳ，ＰＤＳ’を計算する際、サブ二次電池３１の内部抵抗は十分に低い（例えば、０．００１Ω）と想定して、サブ二次電池３１の内部抵抗により生じる損失は計算に入れていない。
【0027】
図３は、電源装置１の放電電流ＩＬと放電時のメイン電源部２の電源損失ＰＤＭと放電時の電圧変換部３２の変換効率ηと放電時のサブ電源部３の電源損失ＰＤＳとの関係の一実施例を示す表である。図４は、サブ電源部３の出力電流と放電時の電圧変換部３２の変換効率ηとの関係の一実施例を示すグラフである。また、図５は、メイン電源部２の出力電流と放電時のメイン電源部２の電源損失ＰＤＭとの関係、及びサブ電源部３の出力電流と放電時のサブ電源部３の電源損失ＰＤＳとの関係の一実施例を示すグラフである。本実施例では、メイン二次電池２１の端子間電圧を３７０Ｖ、メイン二次電池２１の内部抵抗を０．１Ω、サブ二次電池３１の内部抵抗を０．００１Ωと仮定した。
【0028】
図３の表、及び図５のグラフに示すように、メイン電源部２の電源損失ＰＤＭは、メイン電源部２の出力電流の増加に伴って漸増する。それに対して、サブ電源部３の電源損失ＰＤＳは、サブ電源部３の出力電流の増加に対して不規則に増減する。
【0029】
図６は、電源装置１から負荷Ｌへの放電電流ＩＬをメイン電源部２とサブ二次電池３１とで分担した場合の電源装置１の放電電流ＩＬと放電電流比率αと電源装置１の電源損失の合計値ＰＤとの関係を示す表である。また、図７は、電源装置１から負荷Ｌへの放電電流ＩＬをメイン電源部２とサブ二次電池３１とで分担した場合の電源装置１の放電電流ＩＬと放電電流比率αと電源装置１の電源損失の合計値ＰＤとの関係を示すグラフである。
【0030】
放電電流比率αは、メイン電源部２の出力電流とサブ電源部３の出力電流との比率が１：０の場合に、α＝１．０となり、メイン電源部２の出力電流とサブ電源部３の出力電流との比率が０：１の場合に、α＝０となる。また、放電電流比率αは、メイン電源部２の出力電流とサブ電源部３の出力電流との比率が１：１の場合に、α＝０．５となる。
【0031】
図７に示すように、電源装置１の電源損失の合計値ＰＤを縦軸、放電電流比率αを横軸とするグラフのプロファイルは、電源装置１の放電電流ＩＬによって多様である。例えば、電源装置１の放電電流ＩＬが１００Ａの場合には、電源装置１の電源損失の合計値ＰＤが放電電流比率αの増加に伴って漸減する。この場合、放電電流比率αを１．０に設定することにより、電源装置１の電源損失の合計値ＰＤを最小化できる。それに対して、電源装置１の放電電流ＩＬが１５０Ａ，２００Ａ，２５０Ａ，３００Ａの場合には、電源装置１の電源損失の合計値ＰＤが放電電流比率αの増加に対して不規則に増減する。電源装置１の放電電流ＩＬが１５０Ａ，２００Ａの場合、放電電流比率αを１．０に設定することにより、電源装置１の電源損失の合計値ＰＤを最小化できる。また、電源装置１の放電電流ＩＬが２５０Ａの場合、放電電流比率αを０に設定することにより、電源装置１の電源損失の合計値ＰＤを最小化できる。さらに、電源装置１の放電電流ＩＬが３００Ａの場合、放電電流比率αを０．１５とすることにより、電源装置１の電源損失の合計値ＰＤを最小化できる。即ち、放電時の電源装置１の電源損失の合計値ＰＤを最小化するためには、電源装置１の放電電流ＩＬに応じて放電電流比率αを設定する必要がある。
【0032】
詳細な実施例を挙げての説明は省略するが、充電時のメイン電源部２の電源損失ＰＤＭ’は、メイン電源部２の充電電流の増加に伴って漸増する。それに対して、充電時のサブ電源部３の電源損失ＰＤＳ’は、サブ電源部３の充電電流の増加に対して不規則に増減する。このため、充電時の電源装置１の電源損失の合計値ＰＤ’を最小化する充電電流比率α’は、電源装置１の充電電流ＩＬ’によって変動する。また、図示は省略するが、充電時の電源装置１の電源損失の合計値ＰＤ’を縦軸、充電電流比率α’を横軸とするグラフのプロファイルは、電源装置１の充電電流ＩＬ’によって多様である。そのため、充電時の電源装置１の電源損失の合計値ＰＤ’を最小化するためには、電源装置１の充電電流ＩＬ’に応じて充電電流比率α’を設定する必要がある。
【0033】
そこで、図２に示す電流制御部１０３が、放電時の電源装置１の電源損失の合計値ＰＤを最小化するために、電源装置１の放電電流ＩＬに応じて、電圧変換部３２の出力電流の調整により放電電流比率αを設定する。また、電流制御部１０３が、充電時の電源装置１の電源損失の合計値ＰＤ’を最小化するために、電源装置１の充電電流ＩＬ’に応じて、電圧変換部３２の入力電流の調整により充電電流比率α’を設定する。
【0034】
なお、充電電流比率α’は、メイン電源部２の入力電流とサブ電源部３の入力電流との比率が１：０の場合に、α’＝１．０となり、メイン電源部２の入力電流とサブ電源部３の入力電流との比率が０：１の場合に、α’＝０．１となる。また、充電電流比率α’は、メイン電源部２の入力電流とサブ電源部３の入力電流との比率が１：１の場合に、α’＝０．５となる。
【0035】
図８は、制御装置１００による放電制御について説明するためのフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、電源装置１が放電モードに設定されると開始されてステップＳ１に移行する。
【0036】
ステップＳ１において、電池状態解析部１０１は、電流センサ４から送信されるメイン電源部２の出力電流の測定値、電流センサ５から送信されるサブ電源部３の出力電流の測定値、電流センサ６から送信される電源装置１から負荷Ｌへの放電電流ＩＬの測定値、及び電圧センサ７から送信されるメイン電源部２の端子間電圧の測定値を取得する。
【0037】
次に、ステップＳ２において、電池状態解析部１０１は、ステップＳ１で取得した電流や電圧の測定値に基づいて、メイン二次電池２１の内部抵抗ｒｍ、電源電圧Ｖｍ、電圧変換部３２の変換効率ηを推定する。
【0038】
次に、ステップＳ３において、マップ生成部１０２は、ステップＳ２における電池状態解析部１０１によるメイン二次電池２１の内部抵抗ｒｍ、電源電圧Ｖｍ、電圧変換部３２の変換効率ηの推定結果に応じて、放電電流比率マップを更新する。
【0039】
次に、ステップＳ４において、電流制御部１０３は、現時点で設定されている放電電流比率αが適切であるか否かを判定する。具体的には、電流制御部１０３は、電流センサ６により測定された放電電流ＩＬに対応する電源装置１の電源損失の合計値ＰＤの最小値、及びこの電源装置１の電源損失の合計値ＰＤの最小値に対応する放電電流比率αを、ステップＳ３で更新された放電電流比率マップから求める。そして、電流制御部１０３は、放電電流比率マップから求めた放電電流比率αと現時点で設定されている放電電流比率αとを比較し、両者の差が所定範囲内であるか否かを判定する。ステップＳ４において肯定判定がされた場合には処理を終了し、ステップＳ４において否定判定がされた場合にはステップＳ５に移行する。なお、ステップＳ４において、放電電流比率マップから求めた放電電流比率αと現時点で設定されている放電電流比率αとの差が所定範囲内であるか否かを判定することに代えて、両者が一致するか否かを判定してもよい。
【0040】
ステップＳ５において、電流制御部１０３は、現時点で設定されている放電電流比率αが、ステップＳ４で求められた放電電流比率αと一致するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ等の電圧変換部３２の出力電流を調整する。以上で処理を終了する。
【0041】
図９は、制御装置１００による充電制御について説明するためのフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、電源装置１が充電モードに設定されると開始されてステップＳ１１に移行する。
【0042】
ステップＳ１１において、電池状態解析部１０１は、電流センサ４から送信されるメイン電源部２の入力電流の測定値、電流センサ５から送信されるサブ電源部３の入力電流の測定値、電流センサ６から送信される負荷Ｌから電源装置１への充電電流ＩＬ’の測定値、及び電圧センサ７から送信されるメイン二次電池２１の端子間電圧の測定値を取得する。
【0043】
次に、ステップＳ１２において、電池状態解析部１０１は、ステップＳ１１で取得した電流や電圧の測定値に基づいて、メイン二次電池２１の内部抵抗ｒｍ、電源電圧Ｖｍ、電圧変換部３２の変換効率η’を推定する。
【0044】
次に、ステップＳ１３において、マップ生成部１０２は、ステップＳ１２における電池状態解析部１０１によるメイン二次電池２１の内部抵抗ｒｍ、電源電圧Ｖｍ、電圧変換部３２の変換効率η’の推定結果に応じて、充電電流比率マップを更新する。
【0045】
次に、ステップＳ１４において、電流制御部１０３は、現時点で設定されている充電電流比率α’が適切であるか否かを判定する。具体的には、電流制御部１０３は、電流センサ６により測定された充電電流ＩＬ’に対応する電源装置１の電源損失の合計値ＰＤ’の最小値、及びこの電源装置１の電源損失の合計値ＰＤ’の最小値に対応する充電電流比率α’を、ステップＳ１３で更新された充電電流比率マップから求める。そして、電流制御部１０３は、充電電流比率マップから求めた充電電流比率α’と現時点で設定されている充電電流比率α’とを比較し、両者の差が所定範囲内であるか否かを判定する。ステップＳ１４において肯定判定がされた場合には処理を終了し、ステップＳ１４において否定判定がされた場合にはステップＳ１５に移行する。なお、ステップＳ１４において、充電電流比率マップから求めた充電電流比率α’と現時点で設定されている充電電流比率α’との差が所定範囲内であるか否かを判定することに代えて、両者が一致するか否かを判定してもよい。
【0046】
ステップＳ１５において、電流制御部１０３は、現時点で設定されている充電電流比率α’が、ステップＳ１４で求められた充電電流比率α’と一致するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ等の電圧変換部３２の入力電流を調整する。以上で処理を終了する。
【0047】
以上説明したように、本実施形態の制御装置１００は、電源装置１から負荷Ｌへの放電電流ＩＬと、メイン電源部２の出力電流とサブ電源部３の出力電流との比率である放電電流比率αと、電源装置１の放電時の電源損失の合計値ＰＤとの関係を示す放電電流比率マップを有する。この制御装置１００は、電源装置１から負荷Ｌへの放電電流ＩＬの測定値を取得し、取得した放電電流ＩＬの測定値と電源装置１の放電時の電源損失の合計値ＰＤの最小値とに対応する放電電流比率αを放電電流比率マップから求め、求めた放電電流比率αとなるように、電圧変換部３２から負荷Ｌへ出力される出力電流を調整する。これによって、メイン電源部２とサブ電源部３とを備える電源装置１の放電時の電源損失を最小限に抑えることができる。また、当該電源装置１の電源損失を抑えて放電時の効率を向上できることから、電源装置１の発熱量の増加を抑えることができ、以て、電源装置１の温度上昇を抑えるためのより強力な冷却機構を不要にできる。
【0048】
また、本実施形態の制御装置１００は、電流センサ４，５，６から取得される電流の測定値や電圧センサ７から取得されるメイン二次電池２１の端子間電圧の測定値等から、メイン電源部２及びサブ電源部３の電池状態（メイン二次電池２１の内部抵抗ｒｍや電源電圧Ｖｍや電圧変換部３２の変換効率η等）を推定する。そして、制御装置１００は、推定したメイン電源部２及びサブ電源部３の電池状態に応じて、放電電流比率マップを更新する。これによって、メイン二次電池２１やサブ二次電池３１のＳＯＣ（State Of Charge）や電池温度や電流値等の条件の組み合わせ毎に放電電流比率αの最適条件を求めることができ、常に低損失の放電制御を実現することが可能となる。
【0049】
また、本実施形態の制御装置１００は、負荷（発電部）Ｌから電源装置１への充電電流ＩＬ’と、メイン電源部２の入力電流とサブ電源部３の入力電流との比率である充電電流比率α’と、電源装置１の充電時の電源損失の合計値ＰＤ’との関係を示す充電電流比率マップを有する。この制御装置１００は、負荷（発電部）Ｌから電源装置１への充電電流ＩＬ’の測定値を取得し、取得した充電電流ＩＬ’の測定値と電源装置１の充電時の電源損失の合計値ＰＤ’の最小値とに対応する充電電流比率α’を充電電流比率マップから求め、求めた充電電流比率α’となるように、負荷（発電部）Ｌから電圧変換部３２へ入力される入力電流を調整する。これによって、メイン電源部２とサブ電源部３とを備える電源装置１の充電時の電源損失を最小限に抑えることができる。また、当該電源装置１の電源損失を抑えて充電時の効率を向上できることから、電源装置１の発熱量の増加を抑えることができ、以て、電源装置１の温度上昇を抑えるためのより強力な冷却機構を不要にできる。
【0050】
また、本実施形態の制御装置１００は、電流センサ４，５，６から取得される電流の測定値や電圧センサ７から取得されるメイン二次電池２１の電圧の測定値等から、メイン電源部２及びサブ電源部３の電池状態（メイン二次電池２１の内部抵抗ｒｍや電源電圧Ｖｍや電圧変換部３２の変換効率η等）を推定する。そして、制御装置１００は、推定したメイン電源部２及びサブ電源部３の電池状態に応じて、充電電流比率マップを更新する。これによって、メイン二次電池２１やサブ二次電池３１のＳＯＣや電池温度や電流値等の条件の組み合わせ毎に充電電流比率α’の最適条件を求めることができ、常に低損失の充電制御を実現することが可能となる。
【0051】
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態に変更を加えてもよいし、適宜公知や周知の技術を組み合わせる等してもよい。
【0052】
例えば、上記実施形態では、放電電流比率αの設定を、ＤＣ／ＤＣコンバータ等の電圧変換部３２によるサブ電源部３の出力電流の調整により行ったが、他の電流調整機構によるサブ電源部３の出力電流の調整により行ってもよい。また、上記実施形態では、充電電流比率α’の設定を、ＤＣ／ＤＣコンバータ等の電圧変換部３２によるサブ電源部３の入力電流の調整により行ったが、他の電流調整機構によるサブ電源部３の入力電流の調整により行ってもよい。
【0053】
また、電源装置１の電源損失の合計値ＰＤ，ＰＤ’の算出方法は、上記実施形態の方法には限定されず、電源装置１の回路構成に応じて適宜選択すればよい。また、上記実施形態では、電池状態解析処理において、メイン二次電池２１の電池状態（内部抵抗ｒｍや電源電圧Ｖｍ）、及び電圧変換部３２の変換効率ηを推定したが、サブ二次電池３１の電池状態（内部抵抗や電源電圧等）を推定してもよい。
【0054】
さらに、上記実施形態では、メイン電源部２とサブ電源部３とを備える電源装置１を例に挙げて本発明を説明したが、３個以上の電源部を備える電源装置にも本発明を適用できる。この場合、放電電流と、３個以上の電源部の放電電流比率と、電源装置の電源損失との関係を示す関係情報を予め有しておき、取得した放電電流の測定値に対応する電源装置の電源損失が最小となる３個以上の電源部の放電電流比率を関係情報から求め、３個以上の電源部の放電電流比率を、関係情報から求めた放電電流比率となるように調整すればよい。また、充電電流と、３個以上の電源部の充電電流比率と、電源装置の電源損失との関係を示す関係情報を予め有しておき、取得した充電電流の測定値に対応する電源装置の電源損失が最小となる３個以上の電源部の充電電流比率を関係情報から求め、３個以上の電源部の充電電流比率を、関係情報から求めた充電電流比率となるように調整すればよい。
【符号の説明】
【0055】
１ ：電源装置
２ ：メイン電源部（電源部）
２１ ：メイン二次電池（二次電池）
３ ：サブ電源部（電源部）
３１ ：サブ二次電池（二次電池）
３２ ：電圧変換部
１００ ：制御装置（電源制御装置、コンピュータ）
ＩＬ ：放電電流
ＰＤ ：電源損失の合計値（電源装置の電源損失）
ＩＬ’ ：充電電流
ＰＤ’ ：電源損失の合計値（電源装置の電源損失）
Ｌ ：負荷（発電部）
α ：放電電流比率
α’ ：充電電流比率
２ ：メイン電源部（電源部）
２１ ：メイン二次電池（二次電池）
３ ：サブ電源部（電源部）
３１ ：サブ二次電池（二次電池）
３２ ：電圧変換部
１００ ：制御装置（電源制御装置、コンピュータ）
ＩＬ ：放電電流
ＰＤ ：電源損失の合計値（電源装置の電源損失）
ＩＬ’ ：充電電流
ＰＤ’ ：電源損失の合計値（電源装置の電源損失）
Ｌ ：負荷（発電部）
α ：放電電流比率
α’ ：充電電流比率
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】