蓄電システムおよび、蓄電システムの制御方法
【課題】部品点数（電流制限抵抗の数）の増加を抑制する。
【解決手段】蓄電システムにおいて、充電器は、外部電源からの電力を蓄電装置に供給するとともに、蓄電装置の電力を外部機器に供給する。第１システムメインリレーおよび第２システムメインリレーは、蓄電装置の正極端子および負極端子と負荷との接続をそれぞれ許容する。第３システムメインリレーは、電流制限抵抗と直列に接続されるとともに、電流制限抵抗とともに第１システムメインリレーに並列に接続される。第１充電リレーおよび第２充電リレーは、蓄電装置の正極端子および負極端子と充電器との接続をそれぞれ許容するとともに、第１充電リレーは、第１システムメインリレー及び第３システムメインリレーと負荷を接続する接続ラインと充電器との接続を許容する。
【解決手段】蓄電システムにおいて、充電器は、外部電源からの電力を蓄電装置に供給するとともに、蓄電装置の電力を外部機器に供給する。第１システムメインリレーおよび第２システムメインリレーは、蓄電装置の正極端子および負極端子と負荷との接続をそれぞれ許容する。第３システムメインリレーは、電流制限抵抗と直列に接続されるとともに、電流制限抵抗とともに第１システムメインリレーに並列に接続される。第１充電リレーおよび第２充電リレーは、蓄電装置の正極端子および負極端子と充電器との接続をそれぞれ許容するとともに、第１充電リレーは、第１システムメインリレー及び第３システムメインリレーと負荷を接続する接続ラインと充電器との接続を許容する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部電源の電力を蓄電装置に供給したり、蓄電装置の電力を外部機器に供給したりする蓄電システムと、この蓄電システムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の蓄電装置は、システムメインリレーを介して、モータ・ジェネレータに接続されているとともに、切替リレーを介して、充電器と接続されている。
【０００３】
特許文献１では、蓄電装置に充電器（電力変換器）が接続され、充電コネクタを介して外部電源の電力を蓄電装置に供給し、蓄電装置を充電することができる。蓄電装置の電力がモータ・ジェネレータに供給されることにより、車両を走行させることができる。また、特許文献１では、蓄電装置に蓄えられた電力を外部に出力するＡＣコンセントが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２２５５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のシステムにおいて、システムメインリレーをオンにして、蓄電装置およびモータ・ジェネレータを接続するとき、突入電流が流れるのを防止するために、抵抗（電流制限抵抗という）に電流を流す必要がある。また、切替リレーをオンにして、蓄電装置の電力を充電器に供給するとき、突入電流が流れるのを防止するために、電流制限抵抗に電流を流す必要がある。これにより、少なくとも２つの電流制限抵抗を設ける必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願第１の発明である蓄電システムは、充放電を行う蓄電装置と、蓄電装置からの電力を受けて動作する負荷と、充電器と、蓄電装置および負荷の接続を許容するシステムメインリレーと、蓄電装置および充電器の接続を許容する充電リレーと、を有する。充電器は、外部電源からの電力を蓄電装置に供給するとともに、蓄電装置の電力を外部機器に供給する。
【０００７】
システムメインリレーは、蓄電装置の正極端子および負極端子と負荷との接続をそれぞれ許容する第１システムメインリレーおよび第２システムメインリレーと、電流制限抵抗と直列に接続されるとともに、電流制限抵抗とともに前記第１システムメインリレーに並列に接続される第３システムメインリレーと、を含む。さらに、充電リレーは、蓄電装置の正極端子および負極端子と充電器との接続をそれぞれ許容する第１充電リレーおよび第２充電リレーを含んで構成され、第１充電リレーは、第１システムメインリレー及び第３システムメインリレーと負荷を接続する接続ラインと充電器との接続を許容する。
【０００８】
本願第１の発明によれば、システムメインリレーを用いて蓄電装置および負荷を接続する際に突入電流が流れるのを抑制するための電流制限抵抗によって、充電リレーを用いて蓄電装置および充電器を接続するときに突入電流が流れるのを抑制することができる。このように、１つの電流制限抵抗を共用して２つの突入電流それぞれを抑制する機能を持たせることにより、部品点数を低減でき、コストを低減することができる。
【０００９】
第１充電リレーの一端を、第１システムメインリレーと負荷を接続する接続ラインと第１システムメインリレーに並列に接続される第３システムメインリレーとの接続ポイントよりも負荷側に接続し、他端を充電器に接続するとともに、第２充電リレーの一端を、蓄電装置および第２システムメインリレーの接続ラインに接続し、他端を充電器に接続することができる。このように、第１充電リレー及び第２充電リレーを配置することにより、蓄電装置と負荷との接続を許容する第２システムメインリレーを動作させなくても、充電リレーと第１システムメインリレー及び第３システムメインリレーを動作させることで、蓄電装置および充電器を接続することができる。システムメインリレーの一部（第２システムメインリレー）を動作させないことにより、システムメインリレーの動作に伴う劣化を抑制することができる。また、システムメインリレー（第２システムメインリレー）に電流が流れることによる電力損失を抑制することができる。
【００１０】
充電器には、蓄電装置からの電力を受けてプリチャージされるコンデンサを含めることができる。これにより、電流制限抵抗を用いて、コンデンサに突入電流が流れるのを抑制することができる。
【００１１】
充電器は、外部電源からの交流電力を直流電力に変換して、直流電力を蓄電装置に出力することができる。これにより、蓄電装置を充電することができる。また、充電器は、蓄電装置からの直流電力を交流電力に変換して、交流電力を外部機器に出力することができる。これにより、交流電力を用いて、外部機器を動作させることができる。すなわち、蓄電システムで用いられる蓄電装置を、外部機器の電源として用いることができる。
【００１２】
コントローラは、充電リレーの動作を制御することができる。コントローラは、蓄電装置の電力を充電器に出力するとき、第１充電リレー、第２充電リレー及び第３システムメインリレーを遮断状態（いわゆる、オフ）から接続状態（いわゆる、オン）に切り替えて、電流制限抵抗に電流を流すことができる。コントローラは、電流制限抵抗に電流を流した後に、第１システムメインリレーを遮断状態から接続状態に切り替えるとともに、第３システムメインリレーを接続状態から遮断状態に切り替えることができる。これにより、蓄電装置および充電器の接続を完了させることができる。蓄電装置の電力供給によるコンデンサの充電が完了するまで、電流制限抵抗に電流を流すことができる。
【００１３】
コントローラは、システムメインリレーの動作を制御することができる。コントローラは、蓄電装置の電力を負荷に出力するとき、第２システムメインリレーおよび第３システムメインリレーを遮断状態から接続状態に切り替えて、電流制限抵抗に電流を流すことができる。コントローラは、電流制限抵抗に電流を流した後に、第１システムメインリレーを遮断状態から接続状態に切り替えるとともに、第３システムメインリレーを接続状態から遮断状態に切り替えることができる。これにより、蓄電装置および負荷の接続を完了させることができる。
【００１４】
負荷としては、蓄電装置からの電力を受けて、車両の走行に用いられる運動エネルギを生成するモータ・ジェネレータを用いることができる。複数の蓄電素子を直列に接続することにより、蓄電装置を構成することができる。蓄電装置には、並列に接続された複数の蓄電素子を含めることができる。
【００１５】
本願第２の発明は、上述した蓄電システムの動作を制御する制御方法である。蓄電装置の電力を負荷に出力するとき、第２システムメインリレーおよび第３システムメインリレーを遮断状態から接続状態に切り替えて、電流制限抵抗に電流を流す。蓄電装置の電力を充電器に出力するとき、第１充電リレー、第２充電リレー及び第３システムメインリレーを遮断状態から接続状態に切り替えて、電流制限抵抗に電流を流す。
【００１６】
本願第２の発明によれば、蓄電装置の電力を負荷に出力する際に突入電流が流れるのを抑制するための電流制限抵抗を用い、蓄電装置の電力を充電器に出力する際に突入電流が流れることを抑制することができる。これにより、電流制限抵抗の増加を抑制して、コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】電池システムの構成を示す図である。
【図２】組電池を昇圧コンバータと接続するときの動作を示すフローチャートである。
【図３】組電池を充電器と接続するときの動作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】
【００１８】
以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１９】
本発明の実施例１である電池システムについて説明する。図１は、本実施例の電池システムの構成を示す図である。本実施例の電池システムは、車両に搭載することができる。車両としては、ハイブリッド自動車や電気自動車がある。ハイブリッド自動車は、車両を走行させるための動力源として、後述する組電池に加えて、エンジン又は燃料電池を備えている。電気自動車は、車両の動力源として、組電池だけを備えている。
【００２０】
組電池（蓄電装置に相当する）１０は、直列に接続された複数の単電池（蓄電素子に相当する）１１を有する。単電池１１としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）を用いることができる。組電池１０を構成する単電池１１の数は、要求出力などに基づいて、適宜設定することができる。また、組電池１０は、並列に接続された複数の単電池１１を含んでいてもよい。
【００２１】
電圧センサ２１は、組電池１０の端子間電圧を検出し、検出結果をコントローラ４０に出力する。組電池１０は、正極ラインＰＬ１および負極ラインＮＬ１を介して昇圧コンバータ２２と接続されている。正極ラインＰＬ１には、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ（第２システムメインリレーに相当する）が設けられている。負極ラインＮＬ１には、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇ（第１システムメインリレーに相当する）が設けられている。
【００２２】
システムメインリレーＳＭＲ−Ｐ（第３システムメインリレーに相当する）および電流制限抵抗Ｒは、直列に接続されているとともに、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇに対して並列に接続されている。電流制限抵抗Ｒは、負荷（例えば、コンデンサ）に突入電流が流れるのを阻止するために用いられる。システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐは、コントローラ４０からの制御信号を受けて、オン（接続状態に相当する）およびオフ（遮断状態に相当する）の間で切り替わる。
【００２３】
昇圧コンバータ２２は、組電池１０の出力電圧を昇圧して、昇圧後の電力をインバータ２３に出力する。また、昇圧コンバータ２２は、インバータ２３の出力電圧を降圧して、降圧後の電力を組電池１０に出力する。昇圧コンバータ２２は、例えば、チョッパ回路で構成することができる。昇圧コンバータ２２は、コントローラ４０からの制御信号を受けて動作する。
【００２４】
インバータ２３は、昇圧コンバータ２２から出力された直流電力を交流電力に変換して、交流電力をモータ・ジェネレータ（ＭＧ）２４に出力する。モータ・ジェネレータ２４としては、例えば、三相交流モータを用いることができる。また、インバータ２３は、モータ・ジェネレータ２４から出力された交流電力を直流電力に変換して、直流電力を昇圧コンバータ２２に出力する。
【００２５】
モータ・ジェネレータ２４は、インバータ２３からの交流電力を受けて、車両を走行させるための運動エネルギを生成する。モータ・ジェネレータ２４は、車輪と接続されており、モータ・ジェネレータ２４によって生成された運動エネルギは、車輪に伝達される。車両を減速させたり、停止させたりするとき、モータ・ジェネレータ２４は、車両の制動時に発生する運動エネルギを電気エネルギ（交流電力）に変換する。モータ・ジェネレータ２４によって生成された交流電力は、インバータ２３に出力される。これにより、回生電力を組電池１０に蓄えることができる。
【００２６】
本実施例の電池システムでは、昇圧コンバータ２２を用いているが、昇圧コンバータ２２を省略することもできる。すなわち、組電池１０をインバータ２３と接続することができる。
【００２７】
充電器３０は、正極ラインＰＬ２および負極ラインＮＬ２を介して、組電池１０と接続されている。充電器３０は、外部電源から供給された交流電力を直流電力に変換して、直流電力を組電池１０に出力する。これにより、外部電源の電力を用いて、組電池１０を充電することができる。外部電源とは、車両の外部において、車両とは別に設けられた電源である。外部電源としては、例えば、商用電源を用いることができる。
【００２８】
充電器３０は、組電池１０から供給された直流電力を交流電力に変換して、交流電力を外部機器に出力することができる。これにより、組電池１０の電力を用いて、外部機器を動作させることができる。充電器３０は、例えば、１００［Ｖ］の交流電圧を外部機器に出力することができる。外部機器とは、車両の外部において、車両とは別に設けられた機器である。外部機器としては、例えば、家電製品がある。
【００２９】
負極ラインＮＬ２には、充電リレーＣＨＲ１（第１充電リレーに相当する）が設けられている。正極ラインＰＬ２には、充電リレーＣＨＲ２（第２充電リレーに相当する）が設けられている。
【００３０】
充電リレーＣＨＲ１は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇ及びシステムメインリレーＳＭＲ−Ｐと負荷を接続する負極ラインＮＬ１ｂと充電器との接続を許容する。具体的には、充電リレーＣＨＲ１の一端は、組電池１０の負極端子に対して負極ラインＮＬ１ａで接続されるシステムメインリレーＳＭＲ−Ｇと負荷を接続する負極ラインＮＬ１ｂに、接続されている。
【００３１】
図１の例のように、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐは、負極ラインＮＬ１において負極ラインＮＬ１ａの接続ポイントＰ１と、負極ラインＮＬ１ｂの接続ポイントＰ２とを介してシステムメインリレーＳＭＲ−Ｇと並列に接続される。充電リレーＣＨＲ１の一端は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇと負荷を接続する負極ラインＮＬ１ｂとシステムメインリレーＳＭＲ−Ｐとの接続ポイントＰ２よりも負荷側の負極ラインＮＬ１ｂに接続される。充電リレーＣＨＲ１の他端は、充電器３０と接続されている。
【００３２】
充電リレーＣＨＲ２の一端は、組電池１０の正極端子およびシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂの接続ライン（正極ラインＰＬ１）と接続されている。充電リレーＣＨＲ２の他端は、充電器３０と接続されている。充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２は、コントローラ４０からの制御信号を受けて、オン（接続状態に相当する）およびオフ（遮断状態に相当する）の間で切り替わる。
【００３３】
充電器３０は、コンデンサＣを有する。コンデンサＣは、正極ラインＰＬ２および負極ラインＮＬ２の間における電圧変動を平滑化するために用いられる。電圧センサ３１は、コンデンサＣの電圧を検出し、検出結果をコントローラ４０に出力する。
【００３４】
次に、組電池１０を昇圧コンバータ２２と接続するときの処理について、図２に示すフローチャートを用いて説明する。図２に示す処理は、コントローラ４０によって実行される。図２に示す処理を開始するとき、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐは、オフである。また、充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２は、オフである。
【００３５】
ステップＳ１０１において、コントローラ４０は、車両のイグニッションスイッチがオフからオンに切り替わったか否かを判別する。イグニッションスイッチのオンおよびオフに関する情報は、コントローラ４０に入力される。イグニッションスイッチがオフからオンに切り替わると、ステップＳ１０２の処理に進む。イグニッションスイッチがオフであれば、本処理を終了する。
【００３６】
ステップＳ１０２において、コントローラ４０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｐをオフからオンに切り替える。これにより、電流制限抵抗Ｒに電流が流れ、負荷（例えば、不図示のコンデンサ）に突入電流が流れるのを阻止することができる。不図示のコンデンサは、正極ラインＰＬ１および負極ラインＮＬ１の間における電圧変動を平滑化するために用いることができる。
【００３７】
ステップＳ１０３において、コントローラ４０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇをオフからオンに切り替える。ステップＳ１０４において、コントローラ４０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐをオンからオフに切り替える。これにより、組電池１０および昇圧コンバータ２２の接続が完了する。
【００３８】
ステップＳ１０５において、コントローラ４０は、組電池１０の充放電を制御する。コントローラ４０は、組電池１０の放電を許容することにより、組電池１０の出力を用いて、車両を走行させることができる。コントローラ４０は、組電池１０の充電を許容することにより、回生電力を組電池１０に蓄えることができる。
【００３９】
組電池１０の充放電制御は、組電池１０の電圧（電圧センサ２１の検出電圧）、組電池１０に流れる充放電電流、組電池１０の温度などに基づいて行われる。例えば、組電池１０の電圧が、予め設定された上限電圧および下限電圧の範囲内で変化するように、コントローラ４０は、組電池１０の充放電を制御することができる。
【００４０】
イグニッションスイッチがオンからオフに切り替わったときには、組電池１０および昇圧コンバータ２２の接続が遮断される。具体的には、コントローラ４０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇをオンからオフに切り替える。
【００４１】
次に、組電池１０を充電器３０と接続するときの処理について、図３に示すフローチャートを用いて説明する。図３に示す処理は、コントローラ４０によって実行される。図３に示す処理は、組電池１０の電力を外部機器に出力するときの処理である。図３に示す処理を開始するとき、充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２は、オフである。また、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐは、オフである。
【００４２】
ステップＳ２０１において、コントローラ４０は、発電要求があるか否かを判別する。発電要求に関する情報は、コントローラ４０に入力される。例えば、組電池１０からの電力供給を開始させるためのスイッチ（図示せず）を設けることにより、発電要求を行うことができる。ユーザがスイッチを操作することにより、発電要求に関する情報（ここでは、スイッチのオン）が、コントローラ４０に入力される。発電要求があれば、ステップＳ２０２の処理に進み、そうでなければ、本処理を終了する。
【００４３】
ステップＳ２０２において、コントローラ４０は、充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２がオフであるか否かを判別する。コントローラ４０は、電圧センサ３１の出力に基づいて、充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２がオフであるか否かを判別することができる。
【００４４】
充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２がオンであれば、組電池１０からコンデンサＣに電流がながれ、コンデンサＣが充電される。このため、コントローラ４０は、電圧センサ３１の出力を監視することにより、充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２がオフであるか否かを判別することができる。充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２がオフであれば、ステップＳ２０３の処理に進み、そうでなければ、本処理を終了する。
【００４５】
ステップＳ２０３において、コントローラ４０は、組電池１０および充電器３０において、異常が発生していないか否かを判別する。例えば、コントローラ４０は、電圧センサ２１の出力に基づいて、組電池１０の電圧をチェックする。コントローラ４０は、組電池１０の電圧に基づいて、組電池１０が過充電状態又は過放電状態であると判別したときには、組電池１０が異常であると判別する。
【００４６】
コントローラ４０は、電圧センサ３１の出力に基づいて、コンデンサＣの電圧をチェックする。コンデンサＣの電圧が異常値を示すとき、コントローラ４０は、充電器３０が異常状態であると判別する。ステップＳ２０３で行われる処理は、上述した処理に限るものではない。すなわち、組電池１０の電力を、充電器３０を介して外部機器に供給するときに、正常に電力を供給できるか否かを判別すればよい。組電池１０や充電器３０に異常が発生しているときには、ステップＳ２０４の処理に進み、そうでなければ、ステップＳ２０５の処理に進む。
【００４７】
ステップＳ２０４において、コントローラ４０は、ユーザなどに対して異常が発生していることを通知する。この通知は、ユーザの視覚又は聴覚で認識できるものであればよい。例えば、スピーカを用いて、異常が発生していることを示す情報を出力することができる。また、異常が発生していることを示す情報を、ディスプレイに表示させることができる。
【００４８】
ステップＳ２０５において、コントローラ４０は、充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２，システムメインリレーＳＭＲ−Ｐをオフからオンに切り替える。これにより、組電池１０から充電器３０のコンデンサＣに電流が流れ、コンデンサＣがプリチャージされる。コンデンサＣに電流が流れるときには、電流制限抵抗Ｒに電流が流れるため、コンデンサＣに突入電流が流れるのを阻止することができる。
【００４９】
ステップＳ２０６において、コントローラ４０は、電圧センサ２１，３１の出力に基づいて、コンデンサＣのプリチャージが完了したか否かを判別する。具体的には、コンデンサＣの電圧値が組電池１０の電圧値に到達したとき、コントローラ４０は、コンデンサＣのプリチャージが完了したと判別する。コントローラ４０は、電圧センサ３１の出力に基づいて、コンデンサＣの電圧を監視するとともに、電圧センサ２１の出力に基づいて、組電池１０の電圧を監視する。
【００５０】
コンデンサＣのプリチャージが完了していれば、ステップＳ２０７の処理に進む。コンデンサＣのプリチャージが完了していなければ、ステップＳ２０５の処理に戻る。
【００５１】
ステップＳ２０７において、コントローラ４０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇをオフからオンに切り替える。ステップＳ２０８において、コントローラ４０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐをオンからオフに切り替える。これにより、組電池１０および充電器３０の接続が完了し、組電池１０の電力を、充電器３０を介して、外部機器に出力することができる。
【００５２】
外部電源からの電力を組電池１０に供給するとき、コントローラ４０は、充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２をオフからオンに切り替える。ここで、充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２，システムメインリレーＳＭＲ−Ｐ、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇのオン／オフの切り替えは、図３で説明した処理と同様に行うことができる。充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２をオンにすることにより、組電池１０および充電器３０を接続することができ、外部電源からの電力を、充電器３０を介して、組電池１０に供給することができる。
【００５３】
本実施例の電池システムにおいて、電流制限抵抗Ｒは、組電池１０および昇圧コンバータ２２を接続するときに、突入電流が流れるのを防止するために用いられる。しかも、電流制限抵抗Ｒは、組電池１０および充電器３０を接続するときに、突入電流が流れるのを防止するために用いられる。１つの電流制限抵抗Ｒに対して、２つの機能を持たせることにより、部品点数を低減でき、コストダウンを図ることができる。
【００５４】
本実施例では、充電リレーＣＨＲ２の一端が、組電池１０の正極端子およびシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂの接続ライン（正極ラインＰＬ１）に接続されているが、これに限るものではない。例えば、充電リレーＣＨＲ２の一端を、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂおよび昇圧コンバータ２２の接続ライン（正極ラインＰＬ１）に接続することができる。この場合には、組電池１０および充電器３０を接続するときに、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂをオンにしておく必要がある。
【００５５】
上述したように、組電池１０および充電器３０を接続するときに、充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２，システムメインリレーＳＭＲ−Ｐだけでなく、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂを動作させることができる。一方、本実施例のように、充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２を配置すれば、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂを動作させる必要は無くなる。
【００５６】
本実施例では、充電リレーＣＨＲ２が、組電池１０およびシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂの接続ライン（正極ラインＰＬ１）に接続され、充電リレーＣＨＲ１が、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇ及び負荷の接続ライン（負極ラインＮＬ１ｂ）に接続されている。このように構成することで、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂを動作させずに、充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２，システムメインリレーＳＭＲ−Ｐ，システムメインリレーＳＭＲ−Ｇを動作させることで、組電池１０および充電器３０を接続することができる。
【００５７】
組電池１０および充電器３０を接続するときに、システムメインリレーのうちの一部のシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂが動作しないことにより、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂの劣化を抑制することができる。システムメインリレーは、オンおよびオフの切り替え動作の回数が増えるほど、劣化してしまう。システムメインリレーＳＭＲ−Ｂの切り替え動作を低減することにより、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂの劣化を抑制することができる。
【００５８】
また、組電池１０および充電器３０を接続するとき、システムメインリレーに電流を流すと、システムメインリレーの抵抗によって、電力損失が発生してしまう。本実施例のように、組電池１０および充電器３０を接続するときに、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂが動作しないことにより、電力損失を抑制することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１０ 組電池（蓄電装置）
１１ 単電池（蓄電素子）
２１，３１ 電圧センサ
２２ 昇圧コンバータ
２３ インバータ
２４ モータ・ジェネレータ
３０ 充電器
４０ コントローラ
Ｃ コンデンサ
Ｒ 電流制限抵抗
ＰＬ１，ＮＬ１，ＰＬ２，ＮＬ２ 接続ライン
ＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐ システムメインリレー
ＣＨＲ１，ＣＨＲ２ 充電リレー
Ｐ１，Ｐ２ 接続ポイント
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部電源の電力を蓄電装置に供給したり、蓄電装置の電力を外部機器に供給したりする蓄電システムと、この蓄電システムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の蓄電装置は、システムメインリレーを介して、モータ・ジェネレータに接続されているとともに、切替リレーを介して、充電器と接続されている。
【０００３】
特許文献１では、蓄電装置に充電器（電力変換器）が接続され、充電コネクタを介して外部電源の電力を蓄電装置に供給し、蓄電装置を充電することができる。蓄電装置の電力がモータ・ジェネレータに供給されることにより、車両を走行させることができる。また、特許文献１では、蓄電装置に蓄えられた電力を外部に出力するＡＣコンセントが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２２５５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のシステムにおいて、システムメインリレーをオンにして、蓄電装置およびモータ・ジェネレータを接続するとき、突入電流が流れるのを防止するために、抵抗（電流制限抵抗という）に電流を流す必要がある。また、切替リレーをオンにして、蓄電装置の電力を充電器に供給するとき、突入電流が流れるのを防止するために、電流制限抵抗に電流を流す必要がある。これにより、少なくとも２つの電流制限抵抗を設ける必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願第１の発明である蓄電システムは、充放電を行う蓄電装置と、蓄電装置からの電力を受けて動作する負荷と、充電器と、蓄電装置および負荷の接続を許容するシステムメインリレーと、蓄電装置および充電器の接続を許容する充電リレーと、を有する。充電器は、外部電源からの電力を蓄電装置に供給するとともに、蓄電装置の電力を外部機器に供給する。
【０００７】
システムメインリレーは、蓄電装置の正極端子および負極端子と負荷との接続をそれぞれ許容する第１システムメインリレーおよび第２システムメインリレーと、電流制限抵抗と直列に接続されるとともに、電流制限抵抗とともに前記第１システムメインリレーに並列に接続される第３システムメインリレーと、を含む。さらに、充電リレーは、蓄電装置の正極端子および負極端子と充電器との接続をそれぞれ許容する第１充電リレーおよび第２充電リレーを含んで構成され、第１充電リレーは、第１システムメインリレー及び第３システムメインリレーと負荷を接続する接続ラインと充電器との接続を許容する。
【０００８】
本願第１の発明によれば、システムメインリレーを用いて蓄電装置および負荷を接続する際に突入電流が流れるのを抑制するための電流制限抵抗によって、充電リレーを用いて蓄電装置および充電器を接続するときに突入電流が流れるのを抑制することができる。このように、１つの電流制限抵抗を共用して２つの突入電流それぞれを抑制する機能を持たせることにより、部品点数を低減でき、コストを低減することができる。
【０００９】
第１充電リレーの一端を、第１システムメインリレーと負荷を接続する接続ラインと第１システムメインリレーに並列に接続される第３システムメインリレーとの接続ポイントよりも負荷側に接続し、他端を充電器に接続するとともに、第２充電リレーの一端を、蓄電装置および第２システムメインリレーの接続ラインに接続し、他端を充電器に接続することができる。このように、第１充電リレー及び第２充電リレーを配置することにより、蓄電装置と負荷との接続を許容する第２システムメインリレーを動作させなくても、充電リレーと第１システムメインリレー及び第３システムメインリレーを動作させることで、蓄電装置および充電器を接続することができる。システムメインリレーの一部（第２システムメインリレー）を動作させないことにより、システムメインリレーの動作に伴う劣化を抑制することができる。また、システムメインリレー（第２システムメインリレー）に電流が流れることによる電力損失を抑制することができる。
【００１０】
充電器には、蓄電装置からの電力を受けてプリチャージされるコンデンサを含めることができる。これにより、電流制限抵抗を用いて、コンデンサに突入電流が流れるのを抑制することができる。
【００１１】
充電器は、外部電源からの交流電力を直流電力に変換して、直流電力を蓄電装置に出力することができる。これにより、蓄電装置を充電することができる。また、充電器は、蓄電装置からの直流電力を交流電力に変換して、交流電力を外部機器に出力することができる。これにより、交流電力を用いて、外部機器を動作させることができる。すなわち、蓄電システムで用いられる蓄電装置を、外部機器の電源として用いることができる。
【００１２】
コントローラは、充電リレーの動作を制御することができる。コントローラは、蓄電装置の電力を充電器に出力するとき、第１充電リレー、第２充電リレー及び第３システムメインリレーを遮断状態（いわゆる、オフ）から接続状態（いわゆる、オン）に切り替えて、電流制限抵抗に電流を流すことができる。コントローラは、電流制限抵抗に電流を流した後に、第１システムメインリレーを遮断状態から接続状態に切り替えるとともに、第３システムメインリレーを接続状態から遮断状態に切り替えることができる。これにより、蓄電装置および充電器の接続を完了させることができる。蓄電装置の電力供給によるコンデンサの充電が完了するまで、電流制限抵抗に電流を流すことができる。
【００１３】
コントローラは、システムメインリレーの動作を制御することができる。コントローラは、蓄電装置の電力を負荷に出力するとき、第２システムメインリレーおよび第３システムメインリレーを遮断状態から接続状態に切り替えて、電流制限抵抗に電流を流すことができる。コントローラは、電流制限抵抗に電流を流した後に、第１システムメインリレーを遮断状態から接続状態に切り替えるとともに、第３システムメインリレーを接続状態から遮断状態に切り替えることができる。これにより、蓄電装置および負荷の接続を完了させることができる。
【００１４】
負荷としては、蓄電装置からの電力を受けて、車両の走行に用いられる運動エネルギを生成するモータ・ジェネレータを用いることができる。複数の蓄電素子を直列に接続することにより、蓄電装置を構成することができる。蓄電装置には、並列に接続された複数の蓄電素子を含めることができる。
【００１５】
本願第２の発明は、上述した蓄電システムの動作を制御する制御方法である。蓄電装置の電力を負荷に出力するとき、第２システムメインリレーおよび第３システムメインリレーを遮断状態から接続状態に切り替えて、電流制限抵抗に電流を流す。蓄電装置の電力を充電器に出力するとき、第１充電リレー、第２充電リレー及び第３システムメインリレーを遮断状態から接続状態に切り替えて、電流制限抵抗に電流を流す。
【００１６】
本願第２の発明によれば、蓄電装置の電力を負荷に出力する際に突入電流が流れるのを抑制するための電流制限抵抗を用い、蓄電装置の電力を充電器に出力する際に突入電流が流れることを抑制することができる。これにより、電流制限抵抗の増加を抑制して、コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】電池システムの構成を示す図である。
【図２】組電池を昇圧コンバータと接続するときの動作を示すフローチャートである。
【図３】組電池を充電器と接続するときの動作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】
【００１８】
以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１９】
本発明の実施例１である電池システムについて説明する。図１は、本実施例の電池システムの構成を示す図である。本実施例の電池システムは、車両に搭載することができる。車両としては、ハイブリッド自動車や電気自動車がある。ハイブリッド自動車は、車両を走行させるための動力源として、後述する組電池に加えて、エンジン又は燃料電池を備えている。電気自動車は、車両の動力源として、組電池だけを備えている。
【００２０】
組電池（蓄電装置に相当する）１０は、直列に接続された複数の単電池（蓄電素子に相当する）１１を有する。単電池１１としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）を用いることができる。組電池１０を構成する単電池１１の数は、要求出力などに基づいて、適宜設定することができる。また、組電池１０は、並列に接続された複数の単電池１１を含んでいてもよい。
【００２１】
電圧センサ２１は、組電池１０の端子間電圧を検出し、検出結果をコントローラ４０に出力する。組電池１０は、正極ラインＰＬ１および負極ラインＮＬ１を介して昇圧コンバータ２２と接続されている。正極ラインＰＬ１には、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ（第２システムメインリレーに相当する）が設けられている。負極ラインＮＬ１には、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇ（第１システムメインリレーに相当する）が設けられている。
【００２２】
システムメインリレーＳＭＲ−Ｐ（第３システムメインリレーに相当する）および電流制限抵抗Ｒは、直列に接続されているとともに、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇに対して並列に接続されている。電流制限抵抗Ｒは、負荷（例えば、コンデンサ）に突入電流が流れるのを阻止するために用いられる。システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐは、コントローラ４０からの制御信号を受けて、オン（接続状態に相当する）およびオフ（遮断状態に相当する）の間で切り替わる。
【００２３】
昇圧コンバータ２２は、組電池１０の出力電圧を昇圧して、昇圧後の電力をインバータ２３に出力する。また、昇圧コンバータ２２は、インバータ２３の出力電圧を降圧して、降圧後の電力を組電池１０に出力する。昇圧コンバータ２２は、例えば、チョッパ回路で構成することができる。昇圧コンバータ２２は、コントローラ４０からの制御信号を受けて動作する。
【００２４】
インバータ２３は、昇圧コンバータ２２から出力された直流電力を交流電力に変換して、交流電力をモータ・ジェネレータ（ＭＧ）２４に出力する。モータ・ジェネレータ２４としては、例えば、三相交流モータを用いることができる。また、インバータ２３は、モータ・ジェネレータ２４から出力された交流電力を直流電力に変換して、直流電力を昇圧コンバータ２２に出力する。
【００２５】
モータ・ジェネレータ２４は、インバータ２３からの交流電力を受けて、車両を走行させるための運動エネルギを生成する。モータ・ジェネレータ２４は、車輪と接続されており、モータ・ジェネレータ２４によって生成された運動エネルギは、車輪に伝達される。車両を減速させたり、停止させたりするとき、モータ・ジェネレータ２４は、車両の制動時に発生する運動エネルギを電気エネルギ（交流電力）に変換する。モータ・ジェネレータ２４によって生成された交流電力は、インバータ２３に出力される。これにより、回生電力を組電池１０に蓄えることができる。
【００２６】
本実施例の電池システムでは、昇圧コンバータ２２を用いているが、昇圧コンバータ２２を省略することもできる。すなわち、組電池１０をインバータ２３と接続することができる。
【００２７】
充電器３０は、正極ラインＰＬ２および負極ラインＮＬ２を介して、組電池１０と接続されている。充電器３０は、外部電源から供給された交流電力を直流電力に変換して、直流電力を組電池１０に出力する。これにより、外部電源の電力を用いて、組電池１０を充電することができる。外部電源とは、車両の外部において、車両とは別に設けられた電源である。外部電源としては、例えば、商用電源を用いることができる。
【００２８】
充電器３０は、組電池１０から供給された直流電力を交流電力に変換して、交流電力を外部機器に出力することができる。これにより、組電池１０の電力を用いて、外部機器を動作させることができる。充電器３０は、例えば、１００［Ｖ］の交流電圧を外部機器に出力することができる。外部機器とは、車両の外部において、車両とは別に設けられた機器である。外部機器としては、例えば、家電製品がある。
【００２９】
負極ラインＮＬ２には、充電リレーＣＨＲ１（第１充電リレーに相当する）が設けられている。正極ラインＰＬ２には、充電リレーＣＨＲ２（第２充電リレーに相当する）が設けられている。
【００３０】
充電リレーＣＨＲ１は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇ及びシステムメインリレーＳＭＲ−Ｐと負荷を接続する負極ラインＮＬ１ｂと充電器との接続を許容する。具体的には、充電リレーＣＨＲ１の一端は、組電池１０の負極端子に対して負極ラインＮＬ１ａで接続されるシステムメインリレーＳＭＲ−Ｇと負荷を接続する負極ラインＮＬ１ｂに、接続されている。
【００３１】
図１の例のように、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐは、負極ラインＮＬ１において負極ラインＮＬ１ａの接続ポイントＰ１と、負極ラインＮＬ１ｂの接続ポイントＰ２とを介してシステムメインリレーＳＭＲ−Ｇと並列に接続される。充電リレーＣＨＲ１の一端は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇと負荷を接続する負極ラインＮＬ１ｂとシステムメインリレーＳＭＲ−Ｐとの接続ポイントＰ２よりも負荷側の負極ラインＮＬ１ｂに接続される。充電リレーＣＨＲ１の他端は、充電器３０と接続されている。
【００３２】
充電リレーＣＨＲ２の一端は、組電池１０の正極端子およびシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂの接続ライン（正極ラインＰＬ１）と接続されている。充電リレーＣＨＲ２の他端は、充電器３０と接続されている。充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２は、コントローラ４０からの制御信号を受けて、オン（接続状態に相当する）およびオフ（遮断状態に相当する）の間で切り替わる。
【００３３】
充電器３０は、コンデンサＣを有する。コンデンサＣは、正極ラインＰＬ２および負極ラインＮＬ２の間における電圧変動を平滑化するために用いられる。電圧センサ３１は、コンデンサＣの電圧を検出し、検出結果をコントローラ４０に出力する。
【００３４】
次に、組電池１０を昇圧コンバータ２２と接続するときの処理について、図２に示すフローチャートを用いて説明する。図２に示す処理は、コントローラ４０によって実行される。図２に示す処理を開始するとき、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐは、オフである。また、充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２は、オフである。
【００３５】
ステップＳ１０１において、コントローラ４０は、車両のイグニッションスイッチがオフからオンに切り替わったか否かを判別する。イグニッションスイッチのオンおよびオフに関する情報は、コントローラ４０に入力される。イグニッションスイッチがオフからオンに切り替わると、ステップＳ１０２の処理に進む。イグニッションスイッチがオフであれば、本処理を終了する。
【００３６】
ステップＳ１０２において、コントローラ４０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｐをオフからオンに切り替える。これにより、電流制限抵抗Ｒに電流が流れ、負荷（例えば、不図示のコンデンサ）に突入電流が流れるのを阻止することができる。不図示のコンデンサは、正極ラインＰＬ１および負極ラインＮＬ１の間における電圧変動を平滑化するために用いることができる。
【００３７】
ステップＳ１０３において、コントローラ４０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇをオフからオンに切り替える。ステップＳ１０４において、コントローラ４０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐをオンからオフに切り替える。これにより、組電池１０および昇圧コンバータ２２の接続が完了する。
【００３８】
ステップＳ１０５において、コントローラ４０は、組電池１０の充放電を制御する。コントローラ４０は、組電池１０の放電を許容することにより、組電池１０の出力を用いて、車両を走行させることができる。コントローラ４０は、組電池１０の充電を許容することにより、回生電力を組電池１０に蓄えることができる。
【００３９】
組電池１０の充放電制御は、組電池１０の電圧（電圧センサ２１の検出電圧）、組電池１０に流れる充放電電流、組電池１０の温度などに基づいて行われる。例えば、組電池１０の電圧が、予め設定された上限電圧および下限電圧の範囲内で変化するように、コントローラ４０は、組電池１０の充放電を制御することができる。
【００４０】
イグニッションスイッチがオンからオフに切り替わったときには、組電池１０および昇圧コンバータ２２の接続が遮断される。具体的には、コントローラ４０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇをオンからオフに切り替える。
【００４１】
次に、組電池１０を充電器３０と接続するときの処理について、図３に示すフローチャートを用いて説明する。図３に示す処理は、コントローラ４０によって実行される。図３に示す処理は、組電池１０の電力を外部機器に出力するときの処理である。図３に示す処理を開始するとき、充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２は、オフである。また、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐは、オフである。
【００４２】
ステップＳ２０１において、コントローラ４０は、発電要求があるか否かを判別する。発電要求に関する情報は、コントローラ４０に入力される。例えば、組電池１０からの電力供給を開始させるためのスイッチ（図示せず）を設けることにより、発電要求を行うことができる。ユーザがスイッチを操作することにより、発電要求に関する情報（ここでは、スイッチのオン）が、コントローラ４０に入力される。発電要求があれば、ステップＳ２０２の処理に進み、そうでなければ、本処理を終了する。
【００４３】
ステップＳ２０２において、コントローラ４０は、充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２がオフであるか否かを判別する。コントローラ４０は、電圧センサ３１の出力に基づいて、充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２がオフであるか否かを判別することができる。
【００４４】
充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２がオンであれば、組電池１０からコンデンサＣに電流がながれ、コンデンサＣが充電される。このため、コントローラ４０は、電圧センサ３１の出力を監視することにより、充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２がオフであるか否かを判別することができる。充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２がオフであれば、ステップＳ２０３の処理に進み、そうでなければ、本処理を終了する。
【００４５】
ステップＳ２０３において、コントローラ４０は、組電池１０および充電器３０において、異常が発生していないか否かを判別する。例えば、コントローラ４０は、電圧センサ２１の出力に基づいて、組電池１０の電圧をチェックする。コントローラ４０は、組電池１０の電圧に基づいて、組電池１０が過充電状態又は過放電状態であると判別したときには、組電池１０が異常であると判別する。
【００４６】
コントローラ４０は、電圧センサ３１の出力に基づいて、コンデンサＣの電圧をチェックする。コンデンサＣの電圧が異常値を示すとき、コントローラ４０は、充電器３０が異常状態であると判別する。ステップＳ２０３で行われる処理は、上述した処理に限るものではない。すなわち、組電池１０の電力を、充電器３０を介して外部機器に供給するときに、正常に電力を供給できるか否かを判別すればよい。組電池１０や充電器３０に異常が発生しているときには、ステップＳ２０４の処理に進み、そうでなければ、ステップＳ２０５の処理に進む。
【００４７】
ステップＳ２０４において、コントローラ４０は、ユーザなどに対して異常が発生していることを通知する。この通知は、ユーザの視覚又は聴覚で認識できるものであればよい。例えば、スピーカを用いて、異常が発生していることを示す情報を出力することができる。また、異常が発生していることを示す情報を、ディスプレイに表示させることができる。
【００４８】
ステップＳ２０５において、コントローラ４０は、充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２，システムメインリレーＳＭＲ−Ｐをオフからオンに切り替える。これにより、組電池１０から充電器３０のコンデンサＣに電流が流れ、コンデンサＣがプリチャージされる。コンデンサＣに電流が流れるときには、電流制限抵抗Ｒに電流が流れるため、コンデンサＣに突入電流が流れるのを阻止することができる。
【００４９】
ステップＳ２０６において、コントローラ４０は、電圧センサ２１，３１の出力に基づいて、コンデンサＣのプリチャージが完了したか否かを判別する。具体的には、コンデンサＣの電圧値が組電池１０の電圧値に到達したとき、コントローラ４０は、コンデンサＣのプリチャージが完了したと判別する。コントローラ４０は、電圧センサ３１の出力に基づいて、コンデンサＣの電圧を監視するとともに、電圧センサ２１の出力に基づいて、組電池１０の電圧を監視する。
【００５０】
コンデンサＣのプリチャージが完了していれば、ステップＳ２０７の処理に進む。コンデンサＣのプリチャージが完了していなければ、ステップＳ２０５の処理に戻る。
【００５１】
ステップＳ２０７において、コントローラ４０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇをオフからオンに切り替える。ステップＳ２０８において、コントローラ４０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐをオンからオフに切り替える。これにより、組電池１０および充電器３０の接続が完了し、組電池１０の電力を、充電器３０を介して、外部機器に出力することができる。
【００５２】
外部電源からの電力を組電池１０に供給するとき、コントローラ４０は、充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２をオフからオンに切り替える。ここで、充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２，システムメインリレーＳＭＲ−Ｐ、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇのオン／オフの切り替えは、図３で説明した処理と同様に行うことができる。充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２をオンにすることにより、組電池１０および充電器３０を接続することができ、外部電源からの電力を、充電器３０を介して、組電池１０に供給することができる。
【００５３】
本実施例の電池システムにおいて、電流制限抵抗Ｒは、組電池１０および昇圧コンバータ２２を接続するときに、突入電流が流れるのを防止するために用いられる。しかも、電流制限抵抗Ｒは、組電池１０および充電器３０を接続するときに、突入電流が流れるのを防止するために用いられる。１つの電流制限抵抗Ｒに対して、２つの機能を持たせることにより、部品点数を低減でき、コストダウンを図ることができる。
【００５４】
本実施例では、充電リレーＣＨＲ２の一端が、組電池１０の正極端子およびシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂの接続ライン（正極ラインＰＬ１）に接続されているが、これに限るものではない。例えば、充電リレーＣＨＲ２の一端を、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂおよび昇圧コンバータ２２の接続ライン（正極ラインＰＬ１）に接続することができる。この場合には、組電池１０および充電器３０を接続するときに、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂをオンにしておく必要がある。
【００５５】
上述したように、組電池１０および充電器３０を接続するときに、充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２，システムメインリレーＳＭＲ−Ｐだけでなく、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂを動作させることができる。一方、本実施例のように、充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２を配置すれば、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂを動作させる必要は無くなる。
【００５６】
本実施例では、充電リレーＣＨＲ２が、組電池１０およびシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂの接続ライン（正極ラインＰＬ１）に接続され、充電リレーＣＨＲ１が、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇ及び負荷の接続ライン（負極ラインＮＬ１ｂ）に接続されている。このように構成することで、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂを動作させずに、充電リレーＣＨＲ１，ＣＨＲ２，システムメインリレーＳＭＲ−Ｐ，システムメインリレーＳＭＲ−Ｇを動作させることで、組電池１０および充電器３０を接続することができる。
【００５７】
組電池１０および充電器３０を接続するときに、システムメインリレーのうちの一部のシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂが動作しないことにより、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂの劣化を抑制することができる。システムメインリレーは、オンおよびオフの切り替え動作の回数が増えるほど、劣化してしまう。システムメインリレーＳＭＲ−Ｂの切り替え動作を低減することにより、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂの劣化を抑制することができる。
【００５８】
また、組電池１０および充電器３０を接続するとき、システムメインリレーに電流を流すと、システムメインリレーの抵抗によって、電力損失が発生してしまう。本実施例のように、組電池１０および充電器３０を接続するときに、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂが動作しないことにより、電力損失を抑制することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１０ 組電池（蓄電装置）
１１ 単電池（蓄電素子）
２１，３１ 電圧センサ
２２ 昇圧コンバータ
２３ インバータ
２４ モータ・ジェネレータ
３０ 充電器
４０ コントローラ
Ｃ コンデンサ
Ｒ 電流制限抵抗
ＰＬ１，ＮＬ１，ＰＬ２，ＮＬ２ 接続ライン
ＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐ システムメインリレー
ＣＨＲ１，ＣＨＲ２ 充電リレー
Ｐ１，Ｐ２ 接続ポイント
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充放電を行う蓄電装置と、
前記蓄電装置からの電力を受けて動作する負荷と、
外部電源からの電力を前記蓄電装置に供給するとともに、前記蓄電装置の電力を外部機器に供給する充電器と、
前記蓄電装置および前記負荷の接続を許容するシステムメインリレーと、
前記蓄電装置および前記充電器の接続を許容する充電リレーと、を有し、
前記システムメインリレーは、前記蓄電装置の正極端子および負極端子と前記負荷との接続をそれぞれ許容する第１システムメインリレーおよび第２システムメインリレーと、電流制限抵抗と直列に接続されるとともに、前記電流制限抵抗とともに前記第１システムメインリレーに並列に接続される第３システムメインリレーと、を含み、
前記充電リレーは、前記蓄電装置の正極端子および負極端子と前記充電器との接続をそれぞれ許容する第１充電リレーおよび第２充電リレーを含み、
前記第１充電リレーは、前記第１システムメインリレー及び第３システムメインリレーと前記負荷を接続する接続ラインと前記充電器との接続を許容することを特徴とする蓄電システム。
【請求項２】
前記第１充電リレーの一端は、前記第１システムメインリレーと前記負荷を接続する接続ラインと前記第１システムメインリレーに並列に接続される前記第３システムメインリレーとの接続ポイントよりも前記負荷側に接続され、他端が前記充電器に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
【請求項３】
前記第２充電リレーの一端は、前記蓄電装置および前記第２システムメインリレーの接続ラインに接続され、前記第１充電リレーの他端は、前記充電器に接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄電システム。
【請求項４】
前記充電器は、前記蓄電装置からの電力を受けてプリチャージされるコンデンサを含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の蓄電システム。
【請求項５】
前記充電器は、前記外部電源からの交流電力を直流電力に変換して、直流電力を前記蓄電装置に出力するとともに、前記蓄電装置からの直流電力を交流電力に変換して、交流電力を前記外部機器に出力することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の蓄電システム。
【請求項６】
前記充電リレーの動作を制御するコントローラを有しており、
前記コントローラは、前記蓄電装置の電力を前記充電器に出力するとき、前記第１充電リレー及び第２充電リレーを遮断状態から接続状態に切り替えるとともに、前記第３システムメインリレーを遮断状態から接続状態に切り替えて、前記電流制限抵抗に電流を流すことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の蓄電システム。
【請求項７】
前記コントローラは、前記電流制限抵抗に電流を流した後に、前記第１システムメインリレーを遮断状態から接続状態に切り替えるとともに、前記第３システムメインリレーを接続状態から遮断状態に切り替えることを特徴とする請求項６に記載の蓄電システム。
【請求項８】
前記充電器は、コンデンサを含んでおり、
前記コントローラは、前記蓄電装置の電力供給による前記コンデンサの充電が完了するまで、前記電流制限抵抗に電流を流すことを特徴とする請求項６又は７に記載の蓄電システム。
【請求項９】
前記システムメインリレーの動作を制御するコントローラを有しており、
前記コントローラは、前記蓄電装置の電力を前記負荷に出力するとき、前記第２システムメインリレーおよび前記第３システムメインリレーを遮断状態から接続状態に切り替えて、前記電流制限抵抗に電流を流すことを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の蓄電システム。
【請求項１０】
前記負荷は、前記蓄電装置からの電力を受けて、車両の走行に用いられる運動エネルギを生成するモータ・ジェネレータであることを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の蓄電システム。
【請求項１１】
前記蓄電装置は、直列に接続された複数の蓄電素子を有することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１つに記載の蓄電システム。
【請求項１２】
蓄電システムの動作を制御する制御方法であって、
前記蓄電システムは、
充放電を行う蓄電装置と、
前記蓄電装置からの電力を受けて動作する負荷と、
外部電源からの電力を前記蓄電装置に供給するとともに、前記蓄電装置の電力を外部機器に供給する充電器と、
前記蓄電装置および前記負荷の接続を許容するシステムメインリレーと、
前記蓄電装置および前記充電器の接続を許容する充電リレーと、を有し、
前記システムメインリレーは、前記蓄電装置の正極端子および負極端子と前記負荷との接続をそれぞれ許容する第１システムメインリレーおよび第２システムメインリレーと、電流制限抵抗と直列に接続されるとともに、前記電流制限抵抗とともに前記第１システムメインリレーに並列に接続される第３システムメインリレーと、を含み、
前記充電リレーは、前記蓄電装置の正極端子および負極端子と前記充電器との接続をそれぞれ許容する第１充電リレーおよび第２充電リレーを含むとともに、前記第１充電リレーは、前記第１システムメインリレー及び第３システムメインリレーと前記負荷を接続する接続ラインと前記充電器との接続を許容し、
前記蓄電装置の電力を前記負荷に出力するとき、前記第２システムメインリレーおよび前記第３システムメインリレーを遮断状態から接続状態に切り替えて、前記電流制限抵抗に電流を流し、
前記蓄電装置の電力を前記充電器に出力するとき、前記第１充電リレー及び第２充電リレーを遮断状態から接続状態に切り替えるとともに、前記第３システムメインリレーを遮断状態から接続状態に切り替えて、前記電流制限抵抗に電流を流す、
ことを特徴とする制御方法。
【請求項１３】
前記蓄電装置の電力を前記充電器に出力するとき、前記電流制限抵抗に電流を流した後に、前記第１システムメインリレーを遮断状態から接続状態に切り替えるとともに、前記第３システムメインリレーを接続状態から遮断状態に切り替えることを特徴とする請求項１２に記載の制御方法。
【請求項１４】
前記充電器は、コンデンサを含んでおり、
前記蓄電装置の電力を前記充電器に出力するとき、前記蓄電装置の電力供給による前記コンデンサの充電が完了するまで、前記電流制限抵抗に電流を流すことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の制御方法。
【請求項１】
充放電を行う蓄電装置と、
前記蓄電装置からの電力を受けて動作する負荷と、
外部電源からの電力を前記蓄電装置に供給するとともに、前記蓄電装置の電力を外部機器に供給する充電器と、
前記蓄電装置および前記負荷の接続を許容するシステムメインリレーと、
前記蓄電装置および前記充電器の接続を許容する充電リレーと、を有し、
前記システムメインリレーは、前記蓄電装置の正極端子および負極端子と前記負荷との接続をそれぞれ許容する第１システムメインリレーおよび第２システムメインリレーと、電流制限抵抗と直列に接続されるとともに、前記電流制限抵抗とともに前記第１システムメインリレーに並列に接続される第３システムメインリレーと、を含み、
前記充電リレーは、前記蓄電装置の正極端子および負極端子と前記充電器との接続をそれぞれ許容する第１充電リレーおよび第２充電リレーを含み、
前記第１充電リレーは、前記第１システムメインリレー及び第３システムメインリレーと前記負荷を接続する接続ラインと前記充電器との接続を許容することを特徴とする蓄電システム。
【請求項２】
前記第１充電リレーの一端は、前記第１システムメインリレーと前記負荷を接続する接続ラインと前記第１システムメインリレーに並列に接続される前記第３システムメインリレーとの接続ポイントよりも前記負荷側に接続され、他端が前記充電器に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
【請求項３】
前記第２充電リレーの一端は、前記蓄電装置および前記第２システムメインリレーの接続ラインに接続され、前記第１充電リレーの他端は、前記充電器に接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄電システム。
【請求項４】
前記充電器は、前記蓄電装置からの電力を受けてプリチャージされるコンデンサを含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の蓄電システム。
【請求項５】
前記充電器は、前記外部電源からの交流電力を直流電力に変換して、直流電力を前記蓄電装置に出力するとともに、前記蓄電装置からの直流電力を交流電力に変換して、交流電力を前記外部機器に出力することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の蓄電システム。
【請求項６】
前記充電リレーの動作を制御するコントローラを有しており、
前記コントローラは、前記蓄電装置の電力を前記充電器に出力するとき、前記第１充電リレー及び第２充電リレーを遮断状態から接続状態に切り替えるとともに、前記第３システムメインリレーを遮断状態から接続状態に切り替えて、前記電流制限抵抗に電流を流すことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の蓄電システム。
【請求項７】
前記コントローラは、前記電流制限抵抗に電流を流した後に、前記第１システムメインリレーを遮断状態から接続状態に切り替えるとともに、前記第３システムメインリレーを接続状態から遮断状態に切り替えることを特徴とする請求項６に記載の蓄電システム。
【請求項８】
前記充電器は、コンデンサを含んでおり、
前記コントローラは、前記蓄電装置の電力供給による前記コンデンサの充電が完了するまで、前記電流制限抵抗に電流を流すことを特徴とする請求項６又は７に記載の蓄電システム。
【請求項９】
前記システムメインリレーの動作を制御するコントローラを有しており、
前記コントローラは、前記蓄電装置の電力を前記負荷に出力するとき、前記第２システムメインリレーおよび前記第３システムメインリレーを遮断状態から接続状態に切り替えて、前記電流制限抵抗に電流を流すことを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の蓄電システム。
【請求項１０】
前記負荷は、前記蓄電装置からの電力を受けて、車両の走行に用いられる運動エネルギを生成するモータ・ジェネレータであることを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の蓄電システム。
【請求項１１】
前記蓄電装置は、直列に接続された複数の蓄電素子を有することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１つに記載の蓄電システム。
【請求項１２】
蓄電システムの動作を制御する制御方法であって、
前記蓄電システムは、
充放電を行う蓄電装置と、
前記蓄電装置からの電力を受けて動作する負荷と、
外部電源からの電力を前記蓄電装置に供給するとともに、前記蓄電装置の電力を外部機器に供給する充電器と、
前記蓄電装置および前記負荷の接続を許容するシステムメインリレーと、
前記蓄電装置および前記充電器の接続を許容する充電リレーと、を有し、
前記システムメインリレーは、前記蓄電装置の正極端子および負極端子と前記負荷との接続をそれぞれ許容する第１システムメインリレーおよび第２システムメインリレーと、電流制限抵抗と直列に接続されるとともに、前記電流制限抵抗とともに前記第１システムメインリレーに並列に接続される第３システムメインリレーと、を含み、
前記充電リレーは、前記蓄電装置の正極端子および負極端子と前記充電器との接続をそれぞれ許容する第１充電リレーおよび第２充電リレーを含むとともに、前記第１充電リレーは、前記第１システムメインリレー及び第３システムメインリレーと前記負荷を接続する接続ラインと前記充電器との接続を許容し、
前記蓄電装置の電力を前記負荷に出力するとき、前記第２システムメインリレーおよび前記第３システムメインリレーを遮断状態から接続状態に切り替えて、前記電流制限抵抗に電流を流し、
前記蓄電装置の電力を前記充電器に出力するとき、前記第１充電リレー及び第２充電リレーを遮断状態から接続状態に切り替えるとともに、前記第３システムメインリレーを遮断状態から接続状態に切り替えて、前記電流制限抵抗に電流を流す、
ことを特徴とする制御方法。
【請求項１３】
前記蓄電装置の電力を前記充電器に出力するとき、前記電流制限抵抗に電流を流した後に、前記第１システムメインリレーを遮断状態から接続状態に切り替えるとともに、前記第３システムメインリレーを接続状態から遮断状態に切り替えることを特徴とする請求項１２に記載の制御方法。
【請求項１４】
前記充電器は、コンデンサを含んでおり、
前記蓄電装置の電力を前記充電器に出力するとき、前記蓄電装置の電力供給による前記コンデンサの充電が完了するまで、前記電流制限抵抗に電流を流すことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−８５３３６（Ｐ２０１３−８５３３６Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２２２２０（Ｐ２０１１−２２２２２０）
【出願日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]