特許 7545266 車両用電源装置

(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】2024-08-27

(45)【発行日】2024-09-04

(54)【発明の名称】車両用電源装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20240828BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20240828BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20240828BHJP

   H02J 7/10 20060101ALI20240828BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20240828BHJP

   B60L 1/00 20060101ALI20240828BHJP

   B60L 53/16 20190101ALI20240828BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 P

H01M10/44 P

H01M10/48 P

H02J7/00 303C

H02J7/10 A

H02J7/00 301B

B60L50/60

B60L1/00 L

B60L53/16

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020148830

(22)【出願日】2020-09-04

(65)【公開番号】P2022043521

(43)【公開日】2022-03-16

【審査請求日】2023-08-18

(73)【特許権者】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】110002066

【氏名又は名称】弁理士法人筒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田島 綾一

【審査官】新田 亮

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－０１１６５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０８０９０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｈ０１Ｍ １０／４４

Ｈ０１Ｍ １０／４８

Ｈ０２Ｊ ７／１０

Ｂ６０Ｌ ５０／６０

Ｂ６０Ｌ １／００

Ｂ６０Ｌ ５３／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両に搭載される車両用電源装置であって、
複数の蓄電セルを備え、走行用モータに接続される第１蓄電体と、
前記第１蓄電体よりも低電圧であり、制御機器に接続されて前記制御機器の電源として機能する第２蓄電体と、
前記複数の蓄電セルの一部から前記第２蓄電体に電力を供給し、前記複数の蓄電セル間の電圧差を縮小する電圧調整回路と、
を有し、
前記電圧調整回路は、車両を起動させるスタートスイッチがオフ状態であり、前記第１蓄電体のＳＯＣが第１閾値を上回り、かつ前記第２蓄電体のＳＯＣが第２閾値を下回る場合に、前記複数の蓄電セルの一部から前記第２蓄電体に電力を供給する、
車両用電源装置。

【請求項2】

請求項１に記載の車両用電源装置において、
前記電圧調整回路は、
前記蓄電セルの電力を蓄える複数のコンデンサと、
前記複数のコンデンサから選択される少なくとも２つ以上のコンデンサを互いに直列接続してコンデンサ群を形成し、前記コンデンサ群と前記第２蓄電体とを互いに並列接続する複数のスイッチと、
を有する、
車両用電源装置。

【請求項3】

請求項２に記載の車両用電源装置において、
前記電圧調整回路は、前記コンデンサ群と前記第２蓄電体とを互いに並列接続することにより、前記複数の蓄電セルの一部から前記第２蓄電体に電力を供給する、
車両用電源装置。

【請求項4】

請求項１～３の何れか１項に記載の車両用電源装置において、
前記電圧調整回路は、
前記スタートスイッチがオフ状態であり、前記第１蓄電体のＳＯＣが前記第１閾値を上回り、かつ前記第２蓄電体のＳＯＣが前記第２閾値を下回る場合に、前記複数の蓄電セルの一部から前記第２蓄電体に電力を供給し、
前記スタートスイッチがオフ状態であり、かつ前記第１蓄電体のＳＯＣが前記第１閾値を下回る状態のもとで、前記複数の蓄電セル間の電圧差を縮小させる場合に、前記複数の蓄電セルの一部から抵抗器に電力を供給し、
前記スタートスイッチがオフ状態であり、かつ前記第２蓄電体のＳＯＣが前記第２閾値を上回る状態のもとで、前記複数の蓄電セル間の電圧差を縮小させる場合に、前記複数の蓄電セルの一部から前記抵抗器に電力を供給する、
車両用電源装置。

【請求項5】

請求項１～４の何れか１項に記載の車両用電源装置において、
外部電源によって前記第１蓄電体を充電する外部充電時に、前記外部電源から延びる充電コネクタが接続される充電インレットと、
前記充電インレットに設けられ、外部充電時に前記充電インレットと前記充電コネクタと互いに固定するロックアクチュエータと、
を有し、
前記第２蓄電体が接続される前記制御機器には、前記ロックアクチュエータが含まれる、
車両用電源装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両に搭載される車両用電源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電気自動車やハイブリッド車両等は、走行用モータに接続されるリチウムイオンバッテリ等の高電圧バッテリを有している（特許文献１～４参照）。また、高電圧バッテリは、互いに直列接続される複数の蓄電セルによって構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１３－５６７７号公報

【文献】特開２００８－１９９７８９３号公報

【文献】特開２０１３－２４３８０６号公報

【文献】特開２０１０－２８３９２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、蓄電セル間の電圧差が拡大した場合には、蓄電セルの過充電や過放電を回避するため、高電圧バッテリの充放電容量を制限する必要がある。このため、蓄電セル間の電圧差が拡大した場合には、高電圧の蓄電セルから抵抗器に放電させることにより、蓄電セル間の電圧差を縮めるセル電圧調整制御が実行される。しかしながら、セル電圧調整制御においては、蓄電セルの電力が抵抗器で消費されることから、車両のエネルギー効率を低下させる要因であった。

【0005】

本発明の目的は、車両のエネルギー効率を向上させることにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の車両用電源装置は、車両に搭載される車両用電源装置であって、複数の蓄電セルを備え、走行用モータに接続される第１蓄電体と、前記第１蓄電体よりも低電圧であり、制御機器に接続されて前記制御機器の電源として機能する第２蓄電体と、前記複数の蓄電セルの一部から前記第２蓄電体に電力を供給し、前記複数の蓄電セル間の電圧差を縮小する電圧調整回路と、を有する。前記電圧調整回路は、車両を起動させるスタートスイッチがオフ状態であり、前記第１蓄電体のＳＯＣが第１閾値を上回り、かつ前記第２蓄電体のＳＯＣが第２閾値を下回る場合に、前記複数の蓄電セルの一部から前記第２蓄電体に電力を供給する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、電圧調整回路は、車両を起動させるスタートスイッチがオフ状態であり、第１蓄電体のＳＯＣが第１閾値を上回り、かつ第２蓄電体のＳＯＣが第２閾値を下回る場合に、複数の蓄電セルの一部から第２蓄電体に電力を供給する。これにより、第１蓄電体の電力を有効に活用することができ、車両のエネルギー効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施の形態である車両用電源装置が搭載された車両の構成例を示す概略図である。

【図2】車両用電源装置が備える制御系の一例を示す概略図である。

【図3】電圧調整ユニットの一例を示す回路図である。

【図4】図３に示したスイッチユニットおよびその近傍を拡大する回路図である。

【図5】セル電圧調整制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。

【図6】セル電圧計測時における電圧調整ユニットの作動状況の一例を示す回路図である。

【図7】セル電圧調整制御における電圧調整ユニットのスイッチ作動状況の一例を示す回路図である。

【図8】セル電圧調整制御における電圧調整ユニットのスイッチ作動状況の一例を示す回路図である。

【図9】セル電圧調整制御における電圧調整ユニットのスイッチ作動状況の一例を示す回路図である。

【図10】セル電圧調整制御の実行手順の他の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】

【0009】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

【0010】

［車両構成］
図１は本発明の一実施の形態である車両用電源装置１０が搭載された車両１１の構成例を示す概略図である。図１に示すように、車両用電源装置１０は、リチウムイオンバッテリ等の高電圧バッテリ（第１蓄電体）１２を備えた高電圧系１３と、鉛バッテリ等の低電圧バッテリ（第２蓄電体）１４を備えた低電圧系１５と、高電圧バッテリ１２を充電する車載充電器１６を備えた外部充電系１７と、を有している。なお、図示する車両１１は、動力源としてモータジェネレータ２０を備えた電気自動車であるが、これに限られることはなく、動力源としてエンジンおよびモータジェネレータを備えたハイブリッド車両であっても良い。

【0011】

高電圧系１３には、高電圧バッテリ１２が設けられるとともに、高電圧バッテリ１２に接続されるモータジェネレータ（走行用モータ）２０が設けられている。モータジェネレータ２０のロータ２０ｒには、デファレンシャル機構２１等を介して車輪２２が連結されており、モータジェネレータ２０のステータ２０ｓには、電力変換機器であるインバータ２３を介して高電圧バッテリ１２が接続されている。また、高電圧バッテリ１２は、互いに直列接続される複数の蓄電セル３０によって構成されている。この高電圧バッテリ１２には、蓄電セル３０間の電圧差を縮小するため、蓄電セル３０の一部を放電させる電圧調整ユニット（電圧調整回路）３１が接続されている。また、低電圧系１５には、高電圧バッテリ１２よりも低電圧の低電圧バッテリ１４が設けられるとともに、低電圧バッテリ１４に接続されるコントローラやアクチュエータ等の制御機器３２が設けられている。さらに、低電圧バッテリ１４には、前述した高電圧バッテリ１２の電圧調整ユニット３１が接続されている。

【0012】

外部充電系１７には、高電圧バッテリ１２に接続される車載充電器１６が設けられるとともに、車載充電器１６に接続される充電インレット３３が設けられている。また、充電インレット３３には、制御機器３２の１つとして、ロックアクチュエータ３４が設けられている。つまり、低電圧バッテリ１４が接続される制御機器３２には、ロックアクチュエータ３４が含まれている。外部電源３５を用いて高電圧バッテリ１２を充電する外部充電時には、符号α１で示すように、外部電源３５から延びる充電コネクタ３６が充電インレット３３に対して接続される。そして、充電コネクタ３６が充電インレット３３に接続されると、ロックアクチュエータ３４の係合ピン３４ａが突出して充電コネクタ３６に係合し、充電コネクタ３６と充電インレット３３とが互いに固定される。また、外部電源３５から車載充電器１６に取り込まれる交流電力は、電力変換機器である車載充電器１６によって直流電力に変換されて高電圧バッテリ１２に供給される。この外部電源３５によって高電圧バッテリ１２を充電する外部充電は、後述するように車両１１の電源モードがＯＦＦモードであるときに実行される。

【0013】

［制御系］
図２は車両用電源装置１０が備える制御系４０の一例を示す概略図である。図２に示すように、車両用電源装置１０は、マイコン等からなる複数のコントローラ４１～４４を有している。これらのコントローラ４１～４４として、インバータ２３を介してモータジェネレータ２０を制御するモータコントローラ４１、高電圧バッテリ１２や電圧調整ユニット３１を制御するバッテリコントローラ４２、車載充電器１６やロックアクチュエータ３４を制御する充電コントローラ４３、および各コントローラ４１～４３を統合制御するメインコントローラ４４がある。これらのコントローラ４１～４４は、ＣＡＮ等の車載ネットワーク４５を介して互いに通信自在に接続されている。

【0014】

メインコントローラ４４には、アクセルペダルの操作状況を検出するアクセルセンサ４６、ブレーキペダルの操作状況を検出するブレーキセンサ４７、および車速を検出する車速センサ４８等が接続されている。また、メインコントローラ４４には、高電圧バッテリ１２に設けられるバッテリセンサ４９が接続されるとともに、低電圧バッテリ１４に設けられるバッテリセンサ５０が接続されている。バッテリセンサ４９は、高電圧バッテリ１２の温度、充放電電流および端子電圧等を検出する機能を有しており、バッテリセンサ５０は、低電圧バッテリ１４の温度、充放電電流および端子電圧等を検出する機能を有している。

【0015】

メインコントローラ４４は、高電圧バッテリ１２のＳＯＣを算出する第１ＳＯＣ算出部５１と、低電圧バッテリ１４のＳＯＣを算出する第２ＳＯＣ算出部５２と、を有している。第１ＳＯＣ算出部５１は、高電圧バッテリ１２の充放電電流や端子電圧等に基づいて、高電圧バッテリ１２のＳＯＣを定期的に算出する。また、第２ＳＯＣ算出部５２は、低電圧バッテリ１４の充放電電流や端子電圧等に基づいて、低電圧バッテリ１４のＳＯＣを定期的に算出する。なお、前述の説明では、メインコントローラ４４を用いて高電圧バッテリ１２や低電圧バッテリ１４のＳＯＣを算出しているが、これに限られることはなく、バッテリコントローラ４２を用いて高電圧バッテリ１２のＳＯＣを算出しても良く、他のコントローラを用いて低電圧バッテリ１４のＳＯＣを算出しても良い。

【0016】

なお、高電圧バッテリ１２の充電状態であるＳＯＣ（State of Charge）とは、高電圧バッテリ１２の蓄電残量を示す比率であり、高電圧バッテリ１２の満充電容量に対する蓄電量の比率である。つまり、高電圧バッテリ１２の蓄電量が増加するほどにＳＯＣは高く算出され、高電圧バッテリ１２の蓄電量が減少するほどにＳＯＣは低く算出される。同様に、低電圧バッテリ１４の充電状態であるＳＯＣ（State of Charge）とは、低電圧バッテリ１４の蓄電残量を示す比率であり、低電圧バッテリ１４の満充電容量に対する蓄電量の比率である。つまり、低電圧バッテリ１４の蓄電量が増加するほどにＳＯＣは高く算出され、低電圧バッテリ１４の蓄電量が減少するほどにＳＯＣは低く算出される。

【0017】

メインコントローラ４４は、バッテリコントローラ４２を介して電圧調整ユニット３１を制御するセル電圧制御部５３と、充電コントローラ４３を介して車載充電器１６やロックアクチュエータ３４を制御する充電制御部５４と、を有している。また、メインコントローラ４４には、車両起動時や車両停止時に乗員に操作されるスタートスイッチ５５が接続されている。スタートスイッチ５５によって選択される電源モードとして、スタートスイッチ５５がオン状態に操作されることで選択されるＯＮモード、つまり制御系４０を起動させる車両起動時に選択されるＯＮモードがある。また、スタートスイッチ５５によって選択される電源モードとして、スタートスイッチ５５がオフ状態に操作されることで選択されるＯＦＦモード、つまり制御系４０を停止させる車両停止時に選択されるＯＦＦモードがある。なお、車両１１を起動させるスタートスイッチ５５は、電源スイッチやイグニッションスイッチ等とも呼ばれている。

【0018】

前述したように、電源モードとしてＯＦＦモードが選択された状態のもとで、充電インレット３３に対して充電コネクタ３６が接続されると、メインコントローラ４４、充電コントローラ４３および車載充電器１６等が起動され、外部電源３５によって高電圧バッテリ１２が所定の目標ＳＯＣに向けて充電される。また、後述するように、電源モードがＯＮモードからＯＦＦモードに切り替えられると、メインコントローラ４４、バッテリコントローラ４２および電圧調整ユニット３１等の作動状態が維持され、必要に応じて高電圧バッテリ１２の蓄電セル３０を放電させるセル電圧調整制御が実行される。このように、制御系４０を停止させるＯＦＦモードであっても、状況に応じて制御系４０の一部は作動している。

【0019】

［電圧調整ユニット］
続いて、高電圧バッテリ１２に接続される電圧調整ユニット３１について説明する。図３は電圧調整ユニット３１の一例を示す回路図であり、図４は図３に示したスイッチユニットＳＷ１およびその近傍を拡大する回路図である。なお、前述の説明では、蓄電セルに「３０」の符号を付して説明しているが、以下の説明では、一部の蓄電セルを区別して説明するため、蓄電セルに対して「３０」の他に「ＣＥ１～ＣＥ４」の符号を付して説明する。

【0020】

図３に示すように、高電圧バッテリ１２には、互いに直列接続される複数の蓄電セル３０が組み込まれている。蓄電セル３０の一部を放電させる電圧調整ユニット３１には、高電圧バッテリ１２に接続される複数の放電回路部Ｘ１，Ｘ２，・・，Ｘｎが設けられるとともに、これらの放電回路部Ｘ１～Ｘｎに接続される電圧計測回路部５６が設けられている。なお、以下の説明では、主に放電回路部Ｘ１の回路構成について説明するが、他の放電回路部Ｘ２，・・，Ｘｎについても、放電回路部Ｘ１と同様の回路構成を有している。

【0021】

高電圧バッテリ１２の蓄電セルＣＥ１～ＣＥ４には、スイッチユニットＳＷ１、コンデンサＣ１、絶縁スイッチＳ１ａ，Ｓ１ｂおよび迂回スイッチＳ１ｃからなる放電回路部Ｘ１が接続されている。各蓄電セルＣＥ１～ＣＥ４の正極や負極には通電ライン６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅが接続されており、これらの通電ライン６０ａ～６０ｅに対してスイッチユニットＳＷ１が接続されている。また、スイッチユニットＳＷ１には、正極スイッチＳＷａおよび負極スイッチＳＷｂが組み込まれている。

【0022】

図４に示すように、スイッチユニットＳＷ１の正極スイッチＳＷａは、通電ライン６０ａ～６０ｄに接続される４つの固定接点ａ１～ａ４と、通電ライン６０ａ～６０ｄから切り離される１つの固定接点ａｎと、固定接点ａ１～ａ４，ａｎの何れかに接触する可動接点ｃａと、を有している。また、正極スイッチＳＷａの可動接点ｃａには、正極ラインＬ１ａを介して電圧計測回路部５６が接続されている。一方、スイッチユニットＳＷ１の負極スイッチＳＷｂは、通電ライン６０ｂ～６０ｅに接続される４つの固定接点ｂ１～ｂ４と、通電ライン６０ｂ～６０ｅから切り離される１つの固定接点ｂｎと、固定接点ｂ１～ｂ４，ｂｎの何れかに接触する可動接点ｃｂと、を有している。また、負極スイッチＳＷｂの可動接点ｃｂには、負極ラインＬ１ｂを介して電圧計測回路部５６が接続されている。

【0023】

スイッチユニットＳＷ１の正極スイッチＳＷａおよび負極スイッチＳＷｂを制御することにより、蓄電セルＣＥ１～ＣＥ４の何れか１つを放電回路部Ｘ１に接続することができる。つまり、正極スイッチＳＷａの可動接点ｃａを固定接点ａ１に接続し、負極スイッチＳＷｂの可動接点ｃｂを固定接点ｂ１に接続すると、蓄電セルＣＥ１が放電回路部Ｘ１に接続される。また、可動接点ｃａを固定接点ａ２に接続して可動接点ｃｂを固定接点ｂ２に接続すると、蓄電セルＣＥ２が放電回路部Ｘ１に接続され、可動接点ｃａを固定接点ａ３に接続して可動接点ｃｂを固定接点ｂ３に接続すると、蓄電セルＣＥ３が放電回路部Ｘ１に接続される。さらに、可動接点ｃａを固定接点ａ４に接続して可動接点ｃｂを固定接点ｂ４に接続すると、蓄電セルＣＥ４が放電回路部Ｘ１に接続され、可動接点ｃａを固定接点ａｎに接続して可動接点ｃｂを固定接点ｂｎに接続すると、全ての蓄電セルＣＥ１～ＣＥ４が放電回路部Ｘ１から切り離される。

【0024】

図３に示すように、放電回路部Ｘ１のコンデンサＣ１は、正極ラインＬ１ａと負極ラインＬ１ｂとを接続する通電ライン７０に設けられている。また、放電回路部Ｘ１の迂回スイッチＳ１ｃは、正極ラインＬ１ａと負極ラインＬ１ｂとを接続する通電ライン７１に設けられている。さらに、正極ラインＬ１ａには接続点７０ａ，７１ａを介して通電ライン７０，７１が接続されており、接続点７０ａ，７１ａ間の正極ラインＬ１ａには絶縁スイッチＳ１ａが設けられている。同様に、負極ラインＬ１ｂには接続点７０ｂ，７１ｂを介して通電ライン７０，７１が接続されており、接続点７０ｂ，７１ｂ間の負極ラインＬ１ｂには絶縁スイッチＳ１ｂが設けられている。

【0025】

前述した放電回路部Ｘ１と同様に、放電回路部Ｘ２は、スイッチユニットＳＷ２、コンデンサＣ２、絶縁スイッチＳ２ａ，Ｓ２ｂおよび迂回スイッチＳ２ｃによって構成されている。また、放電回路部Ｘｎは、スイッチユニットＳＷｎ、コンデンサＣｎ、絶縁スイッチＳｎａ，Ｓｎｂおよび迂回スイッチＳｎｃによって構成されている。さらに、放電回路部Ｘ１～Ｘｎを互いに接続するため、それぞれの放電回路部Ｘ１～Ｘｎの間にはコンデンサ接続スイッチＳｘが設けられている。つまり、放電回路部Ｘ１の負極ラインＬ１ｂと放電回路部Ｘ２の正極ラインＬ２ａとは、コンデンサ接続スイッチＳｘを介して互いに接続されている。同様に、放電回路部Ｘ２の負極ラインＬ２ｂや放電回路部Ｘｎの正極ラインＬｎａにも、コンデンサ接続スイッチＳｘが接続されている。

【0026】

また、電圧調整ユニット３１の電圧計測回路部５６には、抵抗スイッチＳｒを介して抵抗器Ｒが接続されている。さらに、電圧調整ユニット３１には、低電圧系１５の低電圧バッテリ１４が接続されている。つまり、低電圧バッテリ１４の正極端子１４ａは、正極ライン７２ａを介して放電回路部Ｘ１の正極ラインＬ１ａに接続されており、低電圧バッテリ１４の負極端子１４ｂは、負極ライン７２ｂを介して放電回路部Ｘｎの負極ラインＬｎｂに接続されている。また、正極ライン７２ａにはバッテリ接続スイッチＳＢａが設けられており、負極ライン７２ｂにはバッテリ接続スイッチＳＢｂが設けられている。

【0027】

［セル電圧調整制御］
以下、電圧調整ユニット３１を用いて一部の蓄電セル３０を放電させるセル電圧調整制御について説明する。図５はセル電圧調整制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。また、図６はセル電圧計測時における電圧調整ユニット３１の作動状況の一例を示す回路図である。なお、以下の説明では、高電圧バッテリ１２のＳＯＣと低電圧バッテリ１４のＳＯＣとを区別するため、高電圧バッテリ１２のＳＯＣについては「ＳＯＣａ」と記載し、低電圧バッテリ１４のＳＯＣについては「ＳＯＣｂ」と記載する。

【0028】

図５に示すように、ステップＳ１０では、スタートスイッチ５５がオフ状態であるか否かが判定される。つまり、ステップＳ１０では、蓄電セル３０を放電させるセル放電処理の実行条件であるＯＦＦモードであるか否かが判定される。ステップＳ１０において、スタートスイッチ５５がオフ状態であると判定された場合には、ステップＳ１１に進み、高電圧バッテリ１２のＳＯＣａが所定の第１閾値ＳＯＣ１を上回るか否かが判定される。ステップＳ１１において、高電圧バッテリ１２のＳＯＣａが閾値ＳＯＣ１を上回ると判定された場合、つまり高電圧バッテリ１２の蓄電量が十分であると判定された場合には、ステップＳ１２に進み、低電圧バッテリ１４のＳＯＣｂが所定の第２閾値ＳＯＣ２を下回るか否かが判定される。ステップＳ１２において、低電圧バッテリ１４のＳＯＣｂが閾値ＳＯＣ２を下回ると判定された場合、つまり低電圧バッテリ１４の蓄電量が不足していると判定された場合には、ステップＳ１３に進む。

【0029】

ステップＳ１３では、高電圧バッテリ１２を構成する各蓄電セル３０の電圧を計測することにより、高電圧の蓄電セル３０つまり放電対象の蓄電セル３０が選択される。例えば、高電圧バッテリ１２を構成する蓄電セルＣＥ１の電圧を計測する際には、図６に示すように、正極スイッチＳＷａの可動接点ｃａが固定接点ａ１に接続され、負極スイッチＳＷｂの可動接点ｃｂが固定接点ｂ１に接続される。また、絶縁スイッチＳ１ａ，Ｓ１ｂがオン状態に制御され、迂回スイッチＳ１ｃがオフ状態に制御される。これにより、蓄電セルＣＥ１の正極側に接続される通電ライン６０ａは、スイッチユニットＳＷ１および正極ラインＬ１ａを介して電圧計測回路部５６に接続される。また、蓄電セルＣＥ１の負極側に接続される通電ライン６０ｂは、スイッチユニットＳＷ１および負極ラインＬ１ｂを介して電圧計測回路部５６に接続される。このように、蓄電セルＣＥ１の正極および負極は電圧計測回路部５６に接続され、電圧計測回路部５６によって蓄電セルＣＥ１の電圧を計測することができる。

【0030】

前述したように、スイッチユニットＳＷ１を制御するとともに、他のスイッチユニットＳＷ２～ＳＷｎを制御することにより、電圧計測回路部５６に接続される蓄電セル３０が次々に切り替えられ、電圧計測回路部５６によって全ての蓄電セル３０の電圧が計測される。そして、メインコントローラ４４のセル電圧制御部５３は、他の蓄電セル３０に比べて高電圧の蓄電セル３０を放電対象の蓄電セルとして選択する。例えば、電圧の高い順から所定数量の蓄電セル３０を放電対象として選択しても良く、最も低電圧の蓄電セル３０に対する電圧差が所定値を超える蓄電セル３０を放電対象として選択しても良い。

【0031】

このように、ステップＳ１３において、他の蓄電セル３０に比べて電圧の高い放電対象の蓄電セル３０が選択されると、ステップＳ１４に進み、蓄電セル３０を放電させるセル放電処理を実行することにより、放電対象の蓄電セル３０から低電圧バッテリ１４に電力が供給される。後述するように、ステップＳ１４で実行されるセル放電処理においては、電圧調整ユニット３１に設けられる各スイッチを制御することにより、放電対象である複数の蓄電セル３０から複数のコンデンサＣ１，・・に電力が供給される。その後、充電された複数のコンデンサＣ１，・・が互い直列接続されてコンデンサ群８０になり、このコンデンサ群８０から低電圧バッテリ１４に対して電力が供給される。

【0032】

これまで説明したように、車両１１を起動させるスタートスイッチ５５がオフ状態に制御され、高電圧バッテリ１２のＳＯＣａが閾値ＳＯＣ１を上回り、かつ低電圧バッテリ１４のＳＯＣｂが閾値ＳＯＣ２を下回る場合には、高電圧バッテリ１２を構成する複数の蓄電セル３０の一部から低電圧バッテリ１４に電力が供給される。すなわち、高電圧バッテリ１２の蓄電量が十分に確保されるとともに、低電圧バッテリ１４の蓄電量が不足している場合には、セル放電処理によって高電圧バッテリ１２から低電圧バッテリ１４に電力が供給される。これにより、低電圧バッテリ１４のＳＯＣｂを回復させることができ、低電圧バッテリ１４からの供給電力によって制御機器３２を適切に動作させることができる。

【0033】

例えば、外部電源３５によって高電圧バッテリ１２を充電する外部充電時には、ロックアクチュエータ３４によって充電インレット３３と充電コネクタ３６とが互いに固定される。このため、ロックアクチュエータ３４等の電源である低電圧バッテリ１４の電力が枯渇した場合には、ロックアクチュエータ３４を作動させることができずに、充電インレット３３から充電コネクタ３６を取り外すことが困難である。つまり、車両１１から充電コネクタ３６を取り外して車両１１を移動させることができないため、駐車環境によっては低電圧バッテリ１４の電力枯渇に対応することが困難となっていた。しかしながら、本実施形態の車両用電源装置１０においては、低電圧バッテリ１４のＳＯＣｂが過度に低下した場合であっても、セル放電処理によって低電圧バッテリ１４のＳＯＣｂを回復させることができ、ロックアクチュエータ３４を適切に作動させて車両１１から充電コネクタ３６を取り外すことができる。

【0034】

さらに、本実施形態の車両用電源装置１０においては、セル放電処理によって高電圧バッテリ１２から低電圧バッテリ１４に電力を供給する際に、他の蓄電セル３０に比べて高電圧の蓄電セル３０を放電させるようにしている。これにより、高電圧バッテリ１２を構成する蓄電セル３０間の電圧差を縮小することができ、高電圧バッテリ１２の充放電容量を拡大することができる。すなわち、高電圧バッテリ１２の蓄電セル３０間の電圧差を縮小する際には、一部の蓄電セル３０を放電させることが必要であるが、この放電電力が低電圧バッテリ１４に対して供給される。このように、蓄電セル３０からの放電電力を低電圧バッテリ１４に供給することにより、高電圧バッテリ１２の余剰電力を有効に活用することができ、車両１１のエネルギー効率を高めることができる。

【0035】

また、図５のフローチャートに示すように、ステップＳ１１において、高電圧バッテリ１２のＳＯＣａが閾値ＳＯＣ１以下であると判定された場合や、ステップＳ１２において、低電圧バッテリ１４のＳＯＣｂが閾値ＳＯＣ２以上であると判定された場合には、ステップＳ１５に進み、蓄電セル３０の電圧調整が必要であるか否かが判定される。ステップＳ１５において、蓄電セル３０間の電圧差が所定値を上回る場合には、蓄電セル３０間の電圧差を縮小する必要があるため、蓄電セル３０の電圧調整が必要であると判定される。ステップＳ１５において、蓄電セル３０の電圧調整が必要であると判定されると、ステップＳ１６に進み、高電圧の蓄電セル３０つまり放電対象の蓄電セル３０が選択される。なお、ステップＳ１６においては、前述したステップＳ１３と同じ条件を用いて放電対象の蓄電セル３０を選択しても良く、ステップＳ１３と異なる条件を用いて放電対象の蓄電セル３０を選択しても良い。

【0036】

ステップＳ１６において放電対象の蓄電セル３０が選択されると、ステップＳ１７に進み、蓄電セル３０を放電させるセル放電処理を実行することにより、放電対象の蓄電セル３０から抵抗器Ｒに電力が供給される。後述するように、ステップＳ１７で実行されるセル放電処理においては、電圧調整ユニット３１に設けられる各スイッチを制御することにより、放電対象である複数の蓄電セル３０から複数のコンデンサＣ１，・・に対して電力が供給される。その後、充電された複数のコンデンサＣ１，・・が互い直列接続されてコンデンサ群８０になり、このコンデンサ群８０から電圧計測回路部５６を経て抵抗器Ｒに電力が供給される。なお、ステップＳ１０において、スタートスイッチ５５がオン状態であると判定された場合や、ステップＳ１５において、電圧調整が不要であると判定された場合には、セル放電処理を実行することなくルーチンを抜ける。

【0037】

前述したように、車両１１を起動させるスタートスイッチ５５がオフ状態に制御された状況のもとで、高電圧バッテリ１２のＳＯＣａが閾値ＳＯＣ１を下回る場合や、低電圧バッテリ１４のＳＯＣｂが閾値ＳＯＣ２を上回る場合には、蓄電セル３０の電圧調整が必要であるか否かが判定される。そして、蓄電セル３０の電圧調整が必要である場合には、セル放電処理によって高電圧の蓄電セル３０から抵抗器Ｒに電力が供給される。これにより、高電圧バッテリ１２における蓄電セル３０間の電圧差を縮小することができ、高電圧バッテリ１２の充放電容量を拡大することができる。また、ステップＳ１７においては、放電対象の蓄電セル３０から低電圧バッテリ１４に電力が供給されるのではなく、放電対象の蓄電セル３０から抵抗器Ｒに電力が供給される。このように、抵抗器Ｒに対して電力を供給することにより、低電圧バッテリ１４の過度な充電を回避することができ、低電圧バッテリ１４を保護することができる。

【0038】

これまで説明したように、スタートスイッチ５５がオフ状態であり、高電圧バッテリ１２のＳＯＣａが閾値ＳＯＣ１を上回り、かつ低電圧バッテリ１４のＳＯＣｂが閾値ＳＯＣ２を下回る場合には、ステップＳ１４に進み、複数の蓄電セル３０の一部から低電圧バッテリ１４に電力が供給される。一方、スタートスイッチ５５がオフ状態であり、かつ高電圧バッテリ１２のＳＯＣａが閾値ＳＯＣ１を下回る状態のもとで、複数の蓄電セル３０間の電圧差を縮小させる場合には、ステップＳ１７に進み、複数の蓄電セル３０の一部から抵抗器Ｒに電力が供給される。また、スタートスイッチ５５がオフ状態であり、かつ低電圧バッテリ１４のＳＯＣｂが閾値ＳＯＣ２を上回る状態のもとで、複数の蓄電セル３０間の電圧差を縮小させる場合には、複数の蓄電セル３０の一部から抵抗器Ｒに電力が供給される。

【0039】

［電圧調整ユニットのスイッチ作動状況］
続いて、セル電圧調整制御における電圧調整ユニット３１のスイッチ作動状況について説明する。図７～図９は、セル電圧調整制御における電圧調整ユニット３１のスイッチ作動状況の一例を示す回路図である。前述したように、セル電圧調整制御においては、電圧調整ユニット３１の各スイッチを制御することにより、放電対象である複数の蓄電セル３０から複数のコンデンサＣ１，・・に対して電力が供給される。その後、充電された複数のコンデンサＣ１，・・が互い直列接続されることでコンデンサ群８０になり、このコンデンサ群８０から低電圧バッテリ１４や抵抗器Ｒに対して電力が供給される。以下の説明では、蓄電セル３０からコンデンサＣ１等に対する電力供給、コンデンサＣ１等から低電圧バッテリ１４に対する電力供給、コンデンサＣ１等から抵抗器Ｒに対する電力供給の順に、電圧調整ユニット３１のスイッチ作動状況について説明する。

【0040】

・（蓄電セルからコンデンサに対する電力供給）
蓄電セル３０からコンデンサＣ１，・・に対する電力供給、つまり蓄電セル３０によるコンデンサ充電について説明する。例えば、放電対象として選択された蓄電セルＣＥ１を放電させる際には、図７に示すように、正極スイッチＳＷａの可動接点ｃａが固定接点ａ１に接続され、負極スイッチＳＷｂの可動接点ｃｂが固定接点ｂ１に接続される。また、絶縁スイッチＳ１ａ，Ｓ１ｂがオフ状態に制御され、迂回スイッチＳ１ｃがオフ状態に制御される。

【0041】

このように、放電回路部Ｘ１の各スイッチを制御することにより、破線α２で示すように、蓄電セルＣＥ１の正極側とコンデンサＣ１の正極側とが互いに接続され、蓄電セルＣＥ１の負極側とコンデンサＣ１の負極側とが互いに接続される。これにより、蓄電セルＣＥ１によってコンデンサＣ１が充電される。同様に、他の放電回路部Ｘ２～Ｘｎを制御することにより、他の放電対象である蓄電セル３０によってコンデンサＣ２～Ｃｎが充電される。なお、放電回路部Ｘ１～Ｘｎに対して放電対象の蓄電セル３０が接続されていない場合には、該当する放電回路部において蓄電セル３０からコンデンサに対する充電処理は行われない。

【0042】

・（コンデンサから低電圧バッテリに対する電力供給）
放電対象の蓄電セル３０によってコンデンサＣ１，・・が充電されると、充電されたコンデンサＣ１，・・が互いに直列接続されてコンデンサ群８０となり、このコンデンサ群８０から低電圧バッテリ１４に電力が供給される。例えば、放電対象の蓄電セル３０によってコンデンサＣ１，Ｃｎが充電されており、コンデンサＣ１，Ｃｎからなるコンデンサ群８０を低電圧バッテリ１４に接続する場合には、図８に示すように、各スイッチユニットＳＷ１～ＳＷｎがオフ状態に制御される。つまり、スイッチユニットＳＷ１を例に挙げて説明すると、スイッチユニットＳＷ１をオフ状態に制御する際には、正極スイッチＳＷａの可動接点ｃａが固定接点ａｎに接続され、負極スイッチＳＷｂの可動接点ｃｂが固定接点ｂｎに接続される。

【0043】

次いで、充電されたコンデンサＣ１，Ｃｎを備える放電回路部Ｘ１，Ｘｎについては、絶縁スイッチＳ１ａ，Ｓ１ｂ，Ｓｎａ，Ｓｎｂがオン状態に制御され、迂回スイッチＳ１ｃ，Ｓｎｃがオフ状態に制御される。また、充電されていないコンデンサＣ２を備える放電回路部Ｘ２については、絶縁スイッチＳ２ａ，Ｓ２ｂがオフ状態に制御され、迂回スイッチＳ２ｃがオン状態に制御される。さらに、放電回路部Ｘ１～Ｘｎを互いに接続するため、全てのコンデンサ接続スイッチＳｘがオン状態に制御され、電圧調整ユニット３１に低電圧バッテリ１４を接続するため、バッテリ接続スイッチＳＢａ，ＳＢｂがオン状態に制御される。

【0044】

このように、電圧調整ユニット３１の各スイッチを制御することにより、破線α３で示すように、コンデンサＣ１，Ｃｎを互いに直列接続することでコンデンサ群８０が形成され、コンデンサ群８０と低電圧バッテリ１４とが互いに並列接続される。これにより、コンデンサ群８０によって低電圧バッテリ１４が充電される。なお、個々の蓄電セル３０の端子電圧は低電圧バッテリ１４の端子電圧（例えば１２Ｖ）よりも低いことから、コンデンサ群８０の端子電圧が低電圧バッテリ１４の端子電圧を上回るように、コンデンサ群８０を構成するコンデンサＣ１，・・の個数が設定されている。

【0045】

・（コンデンサから抵抗器に対する電力供給）
図５にステップＳ１７で示したように、高電圧バッテリ１２の蓄電量が不足している場合や、低電圧バッテリ１４の蓄電量が十分である場合には、セル放電処理においてコンデンサ群８０から抵抗器Ｒに電力が供給される。例えば、放電対象の蓄電セル３０によってコンデンサＣ１，Ｃｎが充電されており、コンデンサＣ１，Ｃｎからなるコンデンサ群８０から抵抗器Ｒに電力を供給する場合には、図９に示すように、各スイッチユニットＳＷ１～ＳＷｎがオフ状態に制御される。

【0046】

次いで、充電されたコンデンサＣ１，Ｃｎを備える放電回路部Ｘ１，Ｘｎについては、絶縁スイッチＳ１ａ，Ｓ１ｂ，Ｓｎａ，Ｓｎｂがオン状態に制御され、迂回スイッチＳ１ｃ，Ｓｎｃがオフ状態に制御される。また、充電されていないコンデンサＣ２を備える放電回路部Ｘ２については、絶縁スイッチＳ２ａ，Ｓ２ｂがオフ状態に制御され、迂回スイッチＳ２ｃがオン状態に制御される。さらに、放電回路部Ｘ１～Ｘｎを互いに接続するため、全てのコンデンサ接続スイッチＳｘがオン状態に制御され、電圧計測回路部５６に抵抗器Ｒを接続するため、抵抗スイッチＳｒがオン状態に制御される。なお、バッテリ接続スイッチＳＢａ，ＳＢｂはオフ状態に制御される。

【0047】

このように、電圧調整ユニット３１の各スイッチを制御することにより、破線α４で示すように、コンデンサＣ１，Ｃｎを互いに直列接続することでコンデンサ群８０が形成され、コンデンサ群８０と抵抗器Ｒとが互いに並列接続される。これにより、コンデンサ群８０から抵抗器Ｒに電力が供給される。

【0048】

［他の実施形態］
図５に示したフローチャートでは、車両１１を起動させるスタートスイッチ５５がオフ状態に制御された状況のもとで、高電圧バッテリ１２のＳＯＣａが閾値ＳＯＣ１を下回る場合や、低電圧バッテリ１４のＳＯＣｂが閾値ＳＯＣ２を上回る場合には、蓄電セル３０の電圧調整が必要であるか否かが判定される。そして、蓄電セル３０の電圧調整が必要である場合には、セル放電処理によって高電圧の蓄電セル３０から抵抗器Ｒに電力を供給しているが、これに限られることはなく、セル放電処理によって高電圧の蓄電セル３０から低電圧バッテリ１４に電力を供給しても良い。

【0049】

ここで、図１０はセル電圧調整制御の実行手順の他の例を示すフローチャートである。なお、図１０において図５と同様のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略する。図１０に示すように、ステップＳ１１において、高電圧バッテリ１２のＳＯＣａが閾値ＳＯＣ１以下であると判定された場合や、ステップＳ１２において、低電圧バッテリ１４のＳＯＣｂが閾値ＳＯＣ２以上であると判定された場合には、ステップＳ１５に進み、蓄電セル３０の電圧調整が必要であるか否かが判定される。

【0050】

そして、ステップＳ１５において、蓄電セル３０の電圧調整が必要であると判定された場合には、ステップＳ１３，Ｓ１４に進み、放電対象の蓄電セル３０を放電させるセル放電処理が実行され、放電対象の蓄電セル３０から低電圧バッテリ１４に電力が供給される。このように、図１０に示したセル電圧調整制御においては、放電対象の蓄電セル３０から抵抗器Ｒに電力を供給することなく、放電対象の蓄電セル３０から低電圧バッテリ１４に電力が供給される。これにより、セル電圧調整制御において、抵抗器Ｒに電力を消費させることがなく、車両１１のエネルギー効率を高めることができる。

【0051】

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。前述の説明では、車両用電源装置１０に外部充電系１７を設けているが、これに限られることはなく、車両用電源装置１０から外部充電系１７を削減しても良い。また、電圧調整ユニット３１には、複数のスイッチとして、正極スイッチＳＷａ、負極スイッチＳＷｂ、絶縁スイッチＳ１ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ，Ｓｎａ，Ｓｎｂ、迂回スイッチＳ１ｃ，Ｓ２ｃ，Ｓｎｃ、コンデンサ接続スイッチＳｘ、およびバッテリ接続スイッチＳＢａ，ＳＢｂが設けられている。これらのスイッチは、ＭＯＳＦＥＴ等の半導体素子によって構成されるスイッチであっても良く、電磁力等を用いて接点を機械的に開閉させるスイッチであっても良い。また、前述の説明では、抵抗器Ｒを電圧計測回路部５６に接続しているが、これに限られることはなく、抵抗器Ｒを他の部位に設けても良い。

【0052】

なお、低電圧バッテリ１４のＳＯＣは、充放電電流や端子電圧等に基づき算出されているが、低電圧バッテリ１４のＳＯＣを充放電電流だけに基づき算出しても良く、低電圧バッテリ１４のＳＯＣを端子電圧だけに基づき算出しても良い。例えば、低電圧バッテリ１４のＳＯＣを端子電圧だけに基づき算出する際には、端子電圧が高いほどにＳＯＣが高く算出される。同様に、高電圧バッテリ１２のＳＯＣは、充放電電流や端子電圧等に基づき算出されているが、高電圧バッテリ１２のＳＯＣを充放電電流だけに基づき算出しても良く、高電圧バッテリ１２のＳＯＣを端子電圧だけに基づき算出しても良い。

【符号の説明】

【0053】

１０ 車両用電源装置
１１ 車両
１２ 高電圧バッテリ（第１蓄電体）
１４ 低電圧バッテリ（第２蓄電体）
２０ モータジェネレータ（走行用モータ）
３０ 蓄電セル
３１ 電圧調整ユニット（電圧調整回路）
３２ 制御機器
３３ 充電インレット
３４ ロックアクチュエータ（制御機器）
３５ 外部電源
３６ 充電コネクタ
５５ スタートスイッチ
８０ コンデンサ群
ＳＯＣａ 高電圧バッテリのＳＯＣ（第１蓄電体のＳＯＣ）
ＳＯＣｂ 低電圧バッテリのＳＯＣ（第２蓄電体のＳＯＣ）
ＳＯＣ１ 第１閾値
ＳＯＣ２ 第２閾値
Ｃ１，Ｃ２，Ｃｎ コンデンサ
ＳＷａ 正極スイッチ（スイッチ）
ＳＷｂ 負極スイッチ（スイッチ）
Ｓ１ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ，Ｓｎａ，Ｓｎｂ 絶縁スイッチ（スイッチ）
Ｓ１ｃ，Ｓ２ｃ，Ｓｎｃ 迂回スイッチ（スイッチ）
Ｓｘ コンデンサ接続スイッチ（スイッチ）
ＳＢａ，ＳＢｂ バッテリ接続スイッチ（スイッチ）
Ｒ 抵抗器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】