特許 7524733 電動車両の電源システム

(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】2024-07-22

(45)【発行日】2024-07-30

(54)【発明の名称】電動車両の電源システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20240723BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20240723BHJP

   B60L 58/12 20190101ALI20240723BHJP

   B60L 58/22 20190101ALI20240723BHJP

   B60L 1/00 20060101ALI20240723BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 K

H02J7/00 P

H02J7/00 B

H02J7/00 302B

H01M10/48 P

B60L58/12

B60L58/22

B60L1/00 L

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020194562

(22)【出願日】2020-11-24

(65)【公開番号】P2022083233

(43)【公開日】2022-06-03

【審査請求日】2023-08-22

(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】大路 潔

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼橋 敏貴

(72)【発明者】

【氏名】山本 嵩

(72)【発明者】

【氏名】富岡 沙絵子

(72)【発明者】

【氏名】梶本 貴紀

(72)【発明者】

【氏名】吉原 久未

【審査官】滝谷 亮一

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－１９７６０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平９－１４０００７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０３１４７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１１２７３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５１９８０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／００２１２０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００９－２８４６０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３０４３９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０３３２６９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｈ０１Ｍ １０／４８

Ｂ６０Ｌ ５８／１２

Ｂ６０Ｌ ５８／２２

Ｂ６０Ｌ １／００

(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、
当該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、
当該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、
接地端子と、
前記電源システム内の電源ラインに設けられた複数のリレーと、
前記複数のリレーの開閉状態を制御する制御部とを備え、
前記複数のリレーは、
前記各電池モジュールの正極と前記低電圧出力端子とを接続する電源ラインにそれぞれ設けられた、複数の第１リレーと、
前記各電池モジュールの負極と前記接地端子とを接続する電源ラインにそれぞれ設けられた、複数の第２リレーと、
前記複数の電池モジュールを直列かつ環状に接続する環状電源ラインにおいて、前記電池モジュール同士の間にそれぞれ設けられた、複数の第３リレーと、
前記各電池モジュールの正極と前記高電圧出力端子とを接続する電源ラインにそれぞれ設けられた、複数の第４リレーとを含む
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、
前記制御部は、前記複数の電池モジュールのうちのいずれか１つである第１電池モジュールから、前記第１電圧の電力を出力させるとき、
前記複数の第１リレーのうち、前記第１電池モジュールに対応する第１リレーを閉状態にし、他の第１リレーを開状態にし、
前記複数の第２リレーのうち、前記第１電池モジュールに対応する第２リレーを閉状態にし、他の第２リレーを開状態にし、
前記複数の第３リレーのうち、前記第１電池モジュールと、前記環状電源ラインにおいて前記第１電池モジュールの負極側に位置する電池モジュールとの間の第３リレーを開状態にし、他の第３リレーを閉状態にし、
前記複数の第４リレーのうち、前記環状電源ラインにおいて前記第１電池モジュールの負極側に位置する電池モジュールに対応する第４リレーを閉状態にし、他の第４リレーを開状態にする
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２記載の電動車両の電源システムにおいて、
前記制御部は、前記複数の電池モジュールのＳＯＣ（State Of Charge）を取得可能であり、かつ、前記複数の電池モジュールのＳＯＣにアンバランスがあると判定したとき、前記第１電圧の電力を出力させる電池モジュールを切り換える
ことを特徴とする電動車両の電源システム。

【請求項4】

請求項２記載の電動車両の電源システムにおいて、
前記制御部は、当該電動車両のイグニッションがオフのとき、所定の切替シーケンスを実行するものであり、
前記所定の切替シーケンスは、
前記複数の第３リレーと、前記複数の第４リレーとを、開状態にするステップと、
前記複数の第１リレーと、前記複数の第２リレーとを、閉状態にするステップとを有する
ことを特徴とする電動車両の電源システム。

【請求項5】

請求項２記載の電動車両の電源システムにおいて、
前記制御部は、前記第１電圧の電力を出力させる電池モジュールを、前記第１電池モジュールから、第２電池モジュールに切り換えるとき、所定の切替シーケンスを実行するものであり、
前記所定の切替シーケンスは、
前記複数の第３リレーと、前記複数の第４リレーとを、開状態にするステップと、
前記複数の第１リレーのうち、前記第２電池モジュールに対応する第１リレーを閉状態にするとともに、前記複数の第２リレーのうち、前記第２電池モジュールに対応する第２リレーを閉状態にするステップと、
前記複数の第１リレーのうち、前記第１電池モジュールに対応する第１リレーを開状態にするとともに、前記複数の第２リレーのうち、前記第１電池モジュールに対応する第２リレーを開状態にするステップと、
前記複数の第３リレーのうち、前記第２電池モジュールと、前記環状電源ラインにおいて前記第２電池モジュールの負極側に位置する電池モジュールとの間の第３リレー以外の、第３リレーを閉状態にするステップと、
前記複数の第４リレーのうち、前記環状電源ラインにおいて前記第２電池モジュールの負極側に位置する電池モジュールに対応する第４リレーを閉状態にするステップとを有する
ことを特徴とする電動車両の電源システム。

【請求項6】

請求項１記載の電動車両の電源システムにおいて、
前記複数の電池モジュールは、それぞれ、
複数のセルと、
前記複数のセルを直列接続して電力を出力する第１状態と、前記複数のセルを並列接続する第２状態とを切り換え可能に構成された出力機構とを備えており、
前記制御部は、前記各電池モジュールの前記出力機構の状態を制御するものであり、かつ、
電力を出力させる前記電池モジュールについて、前記出力機構を、前記第１状態に設定し、
電力を出力させない前記電池モジュールについて、前記出力機構を、前記第２状態に設定する
ことを特徴とする電動車両の電源システム。

【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、直列接続された複数の電池セルを含む車両用のバッテリモジュールを備えるバッテリ制御システムが開示されている。バッテリモジュールの一部の電池セルが、走行用回転電機と補機負荷との両方への電力供給に用いられている。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング素子の動作を制御することによって、補機共用セルのＳＯＣ（State Of Charge）の下限割れを防止している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－１１２７３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１の構成では、バッテリモジュールの電池セルの中で、走行用回転電機と補機負荷との両方への電力供給に用いられる電池セルが、予め決まっている。このため、この補機共用セルと、その他の高電圧電源専用セルとの間で、ＳＯＣにばらつきが生じることが懸念される。

【0005】

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ついて、各電池モジュールのＳＯＣのばらつきを抑制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】

【0006】

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、当該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、当該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、接地端子と、前記電源システム内の電源ラインに設けられた複数のリレーと、前記複数のリレーの開閉状態を制御する制御部とを備え、前記複数のリレーは、前記各電池モジュールの正極と前記低電圧出力端子とを接続する電源ラインにそれぞれ設けられた、複数の第１リレーと、前記各電池モジュールの負極と前記接地端子とを接続する電源ラインにそれぞれ設けられた、複数の第２リレーと、前記複数の電池モジュールを直列かつ環状に接続する環状電源ラインにおいて、前記電池モジュール同士の間にそれぞれ設けられた、複数の第３リレーと、前記各電池モジュールの正極と前記高電圧出力端子とを接続する電源ラインにそれぞれ設けられた、複数の第４リレーとを含む。

【0007】

この構成によると、複数の第１リレーおよび複数の第２リレーの開閉状態を制御することによって、複数の電池モジュールのうちのいずれかを選択して、低電圧出力端子と接地端子との間に接続することができる。また、複数の第３リレーおよび複数の第４リレーの開閉状態を制御することによって、複数の電池モジュールを直列接続して、高電圧出力端子と接地端子との間に接続することができる。これにより、電動機に供給するための第２電圧の電力を出力しつつ、補機に供給するための第１電圧の電力を出力することができ、かつ、第１電圧の電力を出力する電池モジュールを、複数の電池モジュールの中から選択することができる。したがって、第２電圧の電力を出力しつつ、第１電圧の電力を出力する電池モジュールを適宜切り換えることができるので、各電池モジュールのＳＯＣのばらつきを抑制することが可能になる。

【0008】

また、前記制御部は、前記複数の電池モジュールのうちのいずれか１つである第１電池モジュールから、前記第１電圧の電力を出力させるとき、前記複数の第１リレーのうち、前記第１電池モジュールに対応する第１リレーを閉状態にし、他の第１リレーを開状態にし、前記複数の第２リレーのうち、前記第１電池モジュールに対応する第２リレーを閉状態にし、他の第２リレーを開状態にし、前記複数の第３リレーのうち、前記第１電池モジュールと、前記環状電源ラインにおいて前記第１電池モジュールの負極側に位置する電池モジュールとの間の第３リレーを開状態にし、他の第３リレーを閉状態にし、前記複数の第４リレーのうち、前記環状電源ラインにおいて前記第１電池モジュールの負極側に位置する電池モジュールに対応する第４リレーを閉状態にし、他の第４リレーを開状態にする、としてもよい。

【0009】

これにより、第１電池モジュールから補機に供給するための第１電圧の電力を出力させつつ、複数の電池モジュールを直列に接続して電動機に供給するための第２電圧の電力を出力させることができる。

【0010】

また、前記制御部は、前記複数の電池モジュールのＳＯＣ（State Of Charge）を取得可能であり、かつ、前記複数の電池モジュールのＳＯＣにアンバランスがあると判定したとき、前記第１電圧の電力を出力させる電池モジュールを切り換える、としてもよい。

【0011】

これにより、各電池モジュールのＳＯＣのアンバランスを抑制することができる。

【0012】

また、前記制御部は、当該電動車両のイグニッションがオフのとき、所定の切替シーケンスを実行するものであり、前記所定の切替シーケンスは、前記複数の第３リレーと、前記複数の第４リレーとを、開状態にするステップと、前記複数の第１リレーと、前記複数の第２リレーとを、閉状態にするステップとを有する、としてもよい。

【0013】

これにより、イグニッションがオフのとき、複数の電池モジュールが並列に接続されるので、各電池モジュール間で充放電が行われ、ＳＯＣのアンバランスが修正される。

【0014】

また、前記制御部は、前記第１電圧の電力を出力させる電池モジュールを、前記第１電池モジュールから、第２電池モジュールに切り換えるとき、所定の切替シーケンスを実行するものであり、前記所定の切替シーケンスは、前記複数の第３リレーと、前記複数の第４リレーとを、開状態にするステップと、前記複数の第１リレーのうち、前記第２電池モジュールに対応する第１リレーを閉状態にするとともに、前記複数の第２リレーのうち、前記第２電池モジュールに対応する第２リレーを閉状態にするステップと、前記複数の第１リレーのうち、前記第１電池モジュールに対応する第１リレーを開状態にするとともに、前記複数の第２リレーのうち、前記第１電池モジュールに対応する第２リレーを開状態にするステップと、前記複数の第３リレーのうち、前記第２電池モジュールと、前記環状電源ラインにおいて前記第２電池モジュールの負極側に位置する電池モジュールとの間の第３リレー以外の、第３リレーを閉状態にするステップと、前記複数の第４リレーのうち、前記環状電源ラインにおいて前記第２電池モジュールの負極側に位置する電池モジュールに対応する第４リレーを閉状態にするステップとを有する、としてもよい。

【0015】

これにより、補機に供給するための第１電圧の電力を出力する電池モジュールを、確実に切り換えることができる。

【0016】

また、前記複数の電池モジュールは、それぞれ、複数のセルと、前記複数のセルを直列接続して電力を出力する第１状態と、前記複数のセルを並列接続する第２状態とを切り換え可能に構成された出力機構とを備えており、前記制御部は、前記各電池モジュールの前記出力機構の状態を制御するものであり、かつ、電力を出力させる前記電池モジュールについて、前記出力機構を、前記第１状態に設定し、電力を出力させない前記電池モジュールについて、前記出力機構を、前記第２状態に設定する、としてもよい。

【0017】

これにより、電力を出力させない電池モジュールについて、その内部の複数のセルの充電状態をバランスさせることができる。

【発明の効果】

【0018】

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動車両の電源システムについて、補機に供給するための低電圧電力を出力する電池モジュールを切り換えることができるので、各電池モジュールのＳＯＣのばらつきを抑制することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】実施形態に係る電動車両の電源システムの回路構成例

【図2】（ａ）～（ｂ）は図１の電源システムの動作例

【図3】図１の電源システムの制御の一例を示すフローチャート

【図4】図３のシーケンスＳＱ１の例

【図5】図３のシーケンスＳＱ２の例

【図6】図１の電源システムの制御の他の例を示すフローチャート

【図7】電池モジュールの内部構成例

【図8】図６のシーケンスＳＱ３の例

【図9】図６のシーケンスＳＱ３の例

【発明を実施するための形態】

【0020】

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。

【0021】

図１は実施形態に係る電動車両の電源システムの構成例である。図１の電源システムは、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。

【0022】

図１の電源システムは、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。低電圧出力端子２１は、主として車両の補機に電力を供給するための端子であり、高電圧出力端子２２は、主として車両を駆動するモータに電力を供給するための端子である。本実施形態では、低電圧出力端子２１は１２Ｖ電力を出力し、高電圧出力端子２２は４８Ｖ電力を出力する。ただし、本開示において、電源システムの出力電圧は、１２Ｖや４８Ｖに限られるものではない。

【0023】

図１の電源システム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。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。

【0024】

図１の電源システムでは、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）が、以降の図では、図の煩雑さを避けるために、この破線は省略している。

【0025】

図１の電源システムは、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。

【0026】

図２（ａ）～（ｂ）は図１の電源システムの動作例を示している。図２（ａ）～（ｂ）では、オンであるリレー１０と、オフであるリレー１０とを区別して図示している。また、１２Ｖ電力を出力する電気の流れを破線ＰＬで示し、４８Ｖ電力を出力する電気の流れを破線ＰＨで示している。以降の図についても同様である。

【0027】

図２（ａ）では、リレー１，２，９，１０，１１，１６がオンであり、他のリレーはオフである。この状態では、高電圧出力端子２２と接地端子２３との間に、順に、モジュール４，３，２，１が直列に接続されている。そして、モジュール１が、低電圧出力端子２１と接地端子２３との間に接続されている。図２（ｂ）では、リレー３，４，１０，１１，１２，１３がオンであり、他のリレーはオフである。この状態では、高電圧出力端子２２と接地端子２３との間に、順に、モジュール１，４，３，２が直列に接続されている。そして、モジュール２が、低電圧出力端子２１と接地端子２３との間に接続されている。

【0028】

図２（ｃ）では、リレー５，６，９，１１，１２，１４がオンであり、他のリレーはオフである。この状態では、高電圧出力端子２２と接地端子２３との間に、順に、モジュール２，１，４，３が直列に接続されている。そして、モジュール３が、低電圧出力端子２１と接地端子２３との間に接続されている。図２（ｄ）では、リレー７，８，９，１０，１２，１５がオンであり、他のリレーはオフである。この状態では、高電圧出力端子２２と接地端子２３との間に、順に、モジュール３，２，１，４が直列に接続されている。そして、モジュール４が、低電圧出力端子２１と接地端子２３との間に接続されている。

【0029】

図１の電源システム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】

（第１制御例）
図３は図１に示す電源システムの制御の一例を示すフローチャートである。

【0031】

まず、制御部１５は、電源システムが備える各電池モジュール１０について、ＳＯＣを取得する（Ｓ１１）。そして、各電池モジュール１０において、ＳＯＣのアンバランスが生じているか否かを判定する（Ｓ１２）。ここでは例えば、各電池モジュール１０のＳＯＣの最大値と、現在１２Ｖ電源を供給している電池モジュール１０のＳＯＣとの差が、所定値を超えているか否かを判断し、所定値を超えているとき、ＳＯＣのアンバランスが生じていると判定する。なお、各電池モジュール１０のＳＯＣのアンバランスの有無を判定する手法は、これに限られるものではない。例えば、現在１２Ｖ電源を供給している電池モジュール１０のＳＯＣが、各電池モジュール１０のＳＯＣの平均値を下回っているか否かを判断してもかまわない。

【0032】

そして、制御部１５は、車両のイグニッション（ＩＧ）がオンかオフかを判定する（Ｓ１３）。そして、ＩＧオフのときは、シーケンスＳＱ１を実行し、ＩＧオンのときは、シーケンスＳＱ２を実行する。

【0033】

シーケンスＳＱ１では、高電圧ラインすなわち４８Ｖ出力を実行するための電源ラインに設けられた、全てのリレー９～１６をオフにする（Ｓ２１）。そして、低電圧ラインすなわち１２Ｖ出力を実行するために設けられた、全てのリレー１～８をオンにする（Ｓ２２）。

【0034】

図４にシーケンスＳＱ１の例を示す。いま、図４（ａ）に示すように、リレー１，２，９，１０，１１，１６がオンになっており、モジュール１～４による４８Ｖ出力と、モジュール１による１２Ｖ出力とが実行されているものとする。図４（ｂ）に示すように、ステップＳ２１において、リレー９，１０，１１をオフにする。そして図４（ｃ）に示すように、ステップＳ２２において、リレー３～８をオンにする。この結果、４８Ｖ出力は停止され、並列に接続されたモジュール１～４によって１２Ｖ出力が行われる。これにより、モジュール１のみのＳＯＣが低下することが回避されて、各電池モジュール１０のＳＯＣのアンバランスを解消することができる。

【0035】

シーケンスＳＱ２では、まず、高電圧ラインが未使用か否かを判定する（Ｓ３１）。高電圧ラインが使用中のときは（Ｓ３１でＮＯ）、シーケンスＳＱ２を終了する。高電圧ラインが未使用であるときは（Ｓ３１でＹＥＳ）、高電圧ラインに設けられた全てのリレー９～１６をオフにする（Ｓ３２）。そして、１２Ｖ出力のために新たに用いる電池モジュール１０（新低電圧電源モジュール）の低電圧ラインに設けられたリレーをオンにし（Ｓ３３）、１２Ｖ出力のために用いていた電池モジュール１０（旧低電圧電源モジュール）の低電圧ラインに設けられたリレーをオフにする（Ｓ３４）。なお、本実施形態では、ＳＯＣが最大である電池モジュール１０を、新低電圧電源モジュールとする。そして、４８Ｖ出力が実行できるように、高電圧ラインに設けられた一部のリレーをオンにする（Ｓ３５）。

【0036】

図５にシーケンスＳＱ２の例を示す。いま、図５（ａ）に示すように、リレー１，２，９，１０，１１，１６がオンになっており、モジュール１～４による４８Ｖ出力と、モジュール１による１２Ｖ出力とが実行されているものとする。図５（ｂ）に示すように、ステップＳ３２において、リレー９，１０，１１をオフにする。そして、図５（ｃ）に示すように、ステップＳ３３において、新低電圧電源モジュールとしてモジュール２を選択し、その低電圧ラインにあるリレー３，４をオンにする。図５（ｄ）に示すように、ステップＳ３４において、旧低電圧電源モジュールであるモジュール１の低電圧ラインにあるリレー１，２をオフにする。そして図５（ｅ）に示すように、ステップＳ３５において、４８Ｖ出力が実行できるように、高電圧ラインに設けられたリレー１０～１３をオンにする。この結果、モジュール１～４による４８Ｖ出力と、モジュール２による１２Ｖ出力とが実行可能になる。これにより、４８Ｖ出力を保ちつつ、１２Ｖ出力のための電池モジュール１０を切り換えることができる。

【0037】

（第２制御例）
図６は図１に示す電源システムの制御の他の例を示すフローチャートである。図６では、図３と共通のステップには同じ符号を付しており、ここではその詳細な説明を省略する場合がある。

【0038】

本制御例では、各電池モジュール１０は、図７のような内部構成を有していることを前提とする。図７に示すように、各電池モジュール１０は、４個のセル４０（図では１～４の番号を付しており、以下、適宜、セル１～４と称する）を備えている。各セル４０は、３Ｖ電力を出力するものとする。ただし、電池モジュール１０が備えるセル４０の個数は４個に限られるものではなく、また、セル４０の出力電圧は３Ｖに限られるものではない。

【0039】

また、図７の電池モジュールは、合計９個の内部リレー５０（図では１～９の数字を付しており、以下、適宜、内部リレー１～９と称する）が設けられている。各内部リレー５０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。内部リレー５０がオンのとき、その両端の電源ラインは接続状態になり、内部リレー５０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。

【0040】

内部リレー２，５，８がオンであり、内部リレー１，３，４，６，７，９がオフのとき、４個のセル４０は直列接続される。このとき、電池モジュール１０は１２Ｖを出力することができる（第１状態）。一方、内部リレー１，３，４，６，７，９がオンであり、内部リレー２，５，８がオフのとき、４個のセル４０は並列接続される。このとき、セル４０の充電状態をバランスさせることができる（第２状態）。すなわち、第１状態と第２状態とを切り換え可能に構成された出力機構が、電源ラインと内部リレー５０によって構成されている。

【0041】

図６に示すように、まず、制御部１５は、電源システムが備える各電池モジュール１０について、ＳＯＣを取得する（Ｓ１１）。そして、各電池モジュール１０において、ＳＯＣのアンバランスが生じているか否かを判定する（Ｓ１２）。ＳＯＣのアンバランスの有無の判定方法は、第１制御例と同様である。また、制御部１５は、車両のイグニッション（ＩＧ）がオンかオフかを判定する（Ｓ１３）。そしてＩＧオンのときは、シーケンスＳＱ２を実行する。以上は、第１制御例と同様である。

【0042】

ＩＧオフのときは、第１制御例で説明したステップＳ２１，Ｓ２２の間に、シーケンスＳＱ３を実行する。シーケンスＳＱ３では、まず、１２Ｖ出力を行っている旧低電圧電源モジュール以外の電池モジュール１０について、その内部リレー１，３，４，６，７，９をオンにする（Ｓ４１）。この状態を、セル４０の充電状態のバランスが均一になるまで保つ（Ｓ４２）。

【0043】

例えば図８の例では、リレー１，２がオンになっており、モジュール１が１２Ｖ出力を行っている。Ｓ４１では、モジュール２～４について、その内部リレー１，３，４，６，７，９をオンにする。これにより、１２Ｖ出力を行っていないモジュール２～４において、内部のセル１～４が並列に接続され、互いに充放電を行うことによって、充電状態のバランスが均一になる。

【0044】

その後、新低電圧電源モジュールの低電圧ラインにあるリレーをオンにし、かつ、新低電圧電源モジュール内における、セルを直列に接続するための内部リレー２，５，８をオンにする（Ｓ４３）。そして、旧低電圧電源モジュールの低電圧ラインにあるリレーをオフにし、かつ、旧低電圧電源モジュール内における、セルを直列に接続するための内部リレー２，５，８をオフにする（Ｓ４４）。そして、旧低電圧電源モジュールについて、その内部リレー１，３，４，６，７，９をオンにする（Ｓ４５）。この状態を、セル４０の充電状態のバランスが均一になるまで保つ（Ｓ４６）。

【0045】

例えば図９の例では、新たに１２Ｖ出力を行う新低電圧電源モジュールとして、モジュール２が選択されている。モジュール２の低電圧ラインにあるリレー３，４をオンにし、かつ、モジュール２内における、セルを直列に接続するための内部リレー２，５，８をオンにする。一方、１２Ｖ出力を行わなくなった旧低電圧電源モジュールであるモジュール１内では、その内部リレー１，３，４，６，７，９をオンにする。これにより、セル１～４が並列に接続され、互いに充放電を行うことによって、充電状態のバランスが均一になる。

【0046】

以上のように本実施形態によると、電源システムにおいて、電源ラインに設けられた複数のリレー３０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それぞれ設けられたリレー１，３，５，７と、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それぞれ設けられたリレー２，４，６，８と、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同士の間にそれぞれ設けられたリレー９－１２と、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それぞれ設けられたリレー１３－１６とを含む。

【0047】

この構成により、リレー１，３，５，７およびリレー２，４，６，８の開閉状態を制御することによって、複数の電池モジュール１０のうちのいずれかを選択して、低電圧出力端子２１と接地端子２３との間に接続することができる。また、リレー９－１２およびリレー１３－１６の開閉状態を制御することによって、複数の電池モジュール１０を直列接続して、高電圧出力端子２２と接地端子２３との間に接続することができる。これにより、電動機に供給するための４８Ｖ電力を出力しつつ、補機に供給するための１２Ｖ電力を出力することができ、かつ、１２Ｖ電力を出力する電池モジュール１０を、複数の電池モジュール１０の中から選択することができる。したがって、４８Ｖ電力を出力しつつ、１２Ｖ電力を出力する電池モジュール１０を適宜切り換えることができる。

【0048】

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】

【0049】

１０ 電池モジュール
１５ 制御部
２１ 低電圧出力端子
２２ 高電圧出力端子
２３ 接地端子
３０ リレー
４０ セル
５０ 内部リレー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】