電源システム
【課題】電源システムの部品点数の低減及びリレー装置を小型化する。
【解決手段】本発明の電源システムは、車両の走行用モータに電力を供給する蓄電装置と、駆動コイルへの通電によって蓄電装置及び走行用モータを電気的に接続する状態と、蓄電装置及び走行用モータの接続を遮断する状態との間で切り替わるシステムメインリレーと、蓄電装置及び駆動コイルを接続する接続ラインと、蓄電装置の電力を用いて駆動コイルを駆動させてシステムメインリレーの動作を制御するコントローラと、を有する。システムメインリレーの駆動コイルに電力を供給する別途の駆動電源を設ける必要がないとともに、システムメインリレーを高電圧で駆動することで、リレー装置（駆動コイル）を小型化できる。
【解決手段】本発明の電源システムは、車両の走行用モータに電力を供給する蓄電装置と、駆動コイルへの通電によって蓄電装置及び走行用モータを電気的に接続する状態と、蓄電装置及び走行用モータの接続を遮断する状態との間で切り替わるシステムメインリレーと、蓄電装置及び駆動コイルを接続する接続ラインと、蓄電装置の電力を用いて駆動コイルを駆動させてシステムメインリレーの動作を制御するコントローラと、を有する。システムメインリレーの駆動コイルに電力を供給する別途の駆動電源を設ける必要がないとともに、システムメインリレーを高電圧で駆動することで、リレー装置（駆動コイル）を小型化できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組電池等の高電圧電源及び負荷を電気的に接続するリレー装置を、高電圧電源の電力を用いて駆動する電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、組電池等の高電圧電源の電力を降圧してコンデンサに蓄えておき、コンデンサに蓄えた電力を用いて組電池（電源装置）及び負荷（モータ・ジェネレータ等）を電気的に接続するリレー装置を駆動することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２８７２４２号公報
【特許文献２】特開２００１−１４５２７５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では、補機バッテリー等の別途の電源を駆動源としてリレー装置を駆動する必要がないが、コンデンサが必要となり、コストアップに繋がる。つまり、コンデンサは補機バッテリーと同様に蓄電体であり、高電圧電源とは個別の電源であることに変わりはない。このため、特許文献１は、補機バッテリーを用いる必要がないものの、リレー装置を駆動するのに高電圧電源とは別に電源としてのコンデンサを設ける必要があるので、部品点数の増加によりコストを低減することは難しい。
【０００５】
一方、システムメインリレー等の組電池及び負荷を電気的に接続又は遮断するリレー装置は、電磁コイルに電流を流し、発生する磁力によって接点をＯＮ／ＯＦＦさせるが、電磁コイルによって発生する磁力は、電流に比例する。このため、特許文献１の降圧した低電圧のコンデンサや補機バッテリー等を用いた場合、電磁コイルのコイル径を大きくしてコイルの抵抗を低くする必要があり、リレー装置のサイズ（電磁コイルの体格）が大きくなってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願第１の発明である電源システムは、蓄電装置と走行用モータを電気的に接続する状態と遮断する状態との間で切り替わるシステムメインリレーの駆動コイルの駆動電源に、走行用モータに電力を供給する高電圧電源の蓄電装置を用いているので、システムメインリレーの駆動コイルに電力を供給する別途の駆動電源（コンデンサを含む）を設ける必要がなく部品点数を低減でき、システムメインリレーを高電圧で駆動するので、駆動コイルを小さくでき、リレー装置全体を小型化できる。
【０００７】
蓄電装置と駆動コイルを接続する接続ラインに、蓄電装置の電力を駆動コイルに通電するオン状態と、駆動コイルへの通電を遮断するオフ状態とを切り替えるスイッチを設けている。コントローラは、スイッチの切り替え制御を通じてシステムメインリレーの動作を制御することができる。
【０００８】
蓄電装置は、複数の蓄電素子が直列に接続されて構成される蓄電スタックを複数接続して構成することができ、接続ラインは、複数の蓄電スタックそれぞれと駆動コイルを接続する複数の駆動ラインを含むことができる。複数の蓄電スタックのうちの任意の蓄電スタックの電力を用いて駆動コイルを駆動させることができるとともに、複数の蓄電スタックのうち電圧が最も高い蓄電スタックの電力を用いて駆動コイルを駆動させるように制御することで、蓄電装置に接続されるシステムメインリレーが蓄電スタック間の電圧を均等する均等化回路として機能することができる。蓄電装置を構成する蓄電スタック間の電圧差を均等化する別途の均等化回路が不要となり、電源システムを簡素化できる。
【０００９】
また、直列に接続された複数の蓄電素子で蓄電装置が構成されている場合、接続ラインは、蓄電素子単位又は所定数の蓄電素子群単位で駆動コイルと接続する複数の駆動ラインを含むことができる。任意の蓄電素子の電力を用いて、又は任意の蓄電素子群の電力を用いて駆動コイルを駆動させることができるとともに、複数の蓄電素子のうちで電圧が最も高い蓄電素子の電力、又は複数の蓄電素子群のうちで電圧が最も高い蓄電素子群の電力を用いて駆動コイルを駆動させるように制御することで、蓄電装置に接続されるシステムメインリレーが蓄電素子間又は蓄電素子群間の電圧を均等する均等化回路として機能することができる。蓄電装置を構成する蓄電素子間又は蓄電素子群間の電圧差を均等化する別途の均等化回路が不要となり、電源システムを簡素化できる。
【００１０】
システムメインリレーは、蓄電装置の正極端子及び走行用モータの接続を許容する第１システムメインリレーと、蓄電装置の負極端子及び走行用モータの接続を許容する第２システムメインリレーと、を含んで構成することができる。第１システムメインリレー及び第２システムメインリレーそれぞれの各駆動コイルを、並列又は直列に接続することで、第１システムメインリレー及び第２システムメインリレーを共に蓄電装置の電力を用いて駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１の電源システムの構成を示す図である。
【図２】実施例１のシステムメインリレー（リレー装置）を示す図であり、（ａ）は、システムメインリレーの構造を示す図、（ｂ）は、電磁コイルのサイズとコイル径との関係を示す図である。
【図３】実施例１の変形例を示す図である。
【図４】実施例２の電源システムの構成を示す図である。
【図５】実施例２のシステムメインリレーを駆動するときの動作を示すフローチャートである。
【図６】実施例２の変形例を示す図である。
【図７】実施例３の電源システムの構成を示す図である。
【図８】実施例３のシステムメインリレーを駆動するときの動作を示すフローチャートである。
【図９】実施例３の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００１３】
（実施例１）
図１から図３を参照して、本発明の実施例１である電源システムについて説明する。図１は、本実施例の電源システムの構成を示す図である。
【００１４】
組電池（蓄電装置に相当する）２０は、直列に接続された複数の単電池（蓄電素子に相当する）１０を有する。単電池１０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２０を構成する単電池１０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２０は、並列に接続された複数の単電池１０を含んでいてもよい。
【００１５】
組電池２０は、正極ラインＰＬ１および負極ラインＮＬ１を介してインバータ２５と接続されている。インバータ２５は、組電池２０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２６に出力する。モータ・ジェネレータ２６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２５は、モータ・ジェネレータ２６から出力された交流電力を直流電力に変換して、直流電力を組電池２０に供給することができる。
【００１６】
なお、昇圧コンバータを用いて組電池２０の出力電圧を昇圧して、昇圧後の電力をインバータ２５に出力したり、インバータ２５の出力電圧を降圧して、降圧後の電力を組電池２０に出力するように構成することができる。昇圧コンバータは、例えば、チョッパ回路で構成することができる。昇圧コンバータは、コントローラ４０からの制御信号を受けて動作する。
【００１７】
組電池２０を車両に搭載するときには、負荷としてモータ・ジェネレータ２６を用いることができる。モータ・ジェネレータ２６は、インバータ２５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２６は、車輪と接続されており、モータ・ジェネレータ２６によって生成された運動エネルギは、車輪に伝達される。
【００１８】
一方、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２６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２６によって生成された交流電力は、インバータ２５に出力される。これにより、回生電力を組電池２０に蓄えることができる。モータ・ジェネレータ２６は、組電池２０の電力によって駆動する走行用モータであり、また、車両の制動時に発生する運動エネルギによって回生電力を発生させる発電機である。
【００１９】
コントローラ４０は、組電池２０の充放電を制御する。コントローラ４０は、組電池２０の放電を許容することにより、組電池２０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２０の充電を許容することにより、回生電力を組電池２０に蓄えることができる。また、後述するシステムメインリレー３１、３２の動作を制御する。
【００２０】
コントローラ４０は、組電池２０の電圧（電圧センサの検出電圧）、組電池２０に流れる充放電電流、組電池２０の温度などに基づいて充放電制御を行うことができる。例えば、組電池２０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２０の充放電を制御することができる。
【００２１】
本実施例の組電池２０は、主に車両を走行させるための走行用モータであるモータ・ジェネレータ２６に電力を供給する走行駆動電源として用いられ、例えば、２４０Ｖの高電圧電源である。高電圧電源は、モータ・ジェネレータ２６等の高電圧電源が必要な高圧システムに電力を供給する。低圧システムは、エンジンやモータ等の制御装置や車両に搭載されたエアコン、ＡＶ機器、照明装置等を含み、例えば、１２Ｖの補機バッテリー等の低電圧電源からの電力によって駆動する。なお、高電圧電源は、低圧システムの電源として用いることもでき、例えば、昇圧コンバータを介して降圧して低電圧システムに電力を供給することができる。
【００２２】
本実施例の電源システムは、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、組電池２０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２０だけを備えている。
【００２３】
高電圧電源の組電池２０と動力系の高圧システムであるインバータ２５は、正極ラインＰＬ１及び負極ラインＮＬ１を介して接続されている。組電池２０の正極端子は、正極ラインＰＬ１でインバータ２５に接続され、正極ラインＰＬ１には、システムメインリレー３１（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。組電池２０の負極端子は、負極ラインＮＬ１でインバータ２５に接続され、負極ラインＮＬ１には、システムメインリレー３２（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。
【００２４】
システムメインリレー３１、３２は、コントローラ４０の制御によって、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。システムメインリレー３１、３２がオン状態であれば、組電池２０の電力がモータ・ジェネレータ２６に供給される。また、システムメインリレー３１、３２がオフ状態であれば、組電池２０からモータ・ジェネレータ２６に供給される電力が遮断される。
【００２５】
図２（ａ）は、システムメインリレー３１、３２の構造を示す図である。本実施例では、システムメインリレー３１、３２として、ノーマルオープン型のリレーを用いているが、ノーマルクローズ型のリレーを用いることもできる。
【００２６】
第１固定部材６１は、固定接点６２を有しており、第２固定部材６３は、固定接点６４を有している。固定接点６２は、正極ラインＰＬ１を介して組電池２０と接続されており、固定接点６４は、正極ラインＰＬ１を介してインバータ２５と接続されている。可動部材５１は、第１可動接点５２および第２可動接点５３を有しており、第１可動接点５２および第２可動接点５３は、導通状態となっている。第１可動接点５２は、固定接点６２と対向しており、第２可動接点５３は、固定接点６４と対向している。
【００２７】
可動部材５１は、プランジャ７１と接続されており、プランジャ７１は、不図示のバネの力を受けて矢印Ｄ１の方向に付勢されている。プランジャ７１の周囲には、電磁コイル（駆動コイルに相当する）７２が配置されている。電磁コイル７２に電流が流れていないとき、プランジャ７１および可動部材５１は、バネの付勢力を受けて矢印Ｄ１の方向に移動しており、可動接点５２，５３は、対応する固定接点６２，６４から離間している。このとき、システムメインリレー３１，３２は、オフとなる。
【００２８】
電磁コイル７２に電流が流れると、プランジャ７１は、磁力の作用を受けることにより、バネの付勢力に抗して、矢印Ｄ２の方向に移動する。プランジャ７１の移動に応じて、可動部材５１も移動し、可動接点５２，５３は、対応する固定接点６２，６４と接触する。このとき、システムメインリレー３１、３２は、オンとなる。
【００２９】
図１及び図２（ａ）に示すように、本実施例の電磁コイル７２は、正極ラインＰＬ２及び負極ラインＮＬ２を介して組電池２０に接続されている。本実施例のシステムメインリレー３１、３２は、組電池２０の電力（高電圧電源の電力）を駆動電源として駆動する。
【００３０】
電磁コイル７２の一端は、正極ラインＰＬ２を介して組電池２０の正極端子と電気的に接続される。正極ラインＰＬ２の一端は、組電池２０とシステムメインリレー３１を接続する接続ライン（正極ラインＰＬ１）に接続され、正極ラインＰＬ２の他端は、電磁コイル７２に接続されている。
【００３１】
電磁コイル７２の他端は、負極ラインＮＬ２を介して組電池２０の負極端子と電気的に接続される。負極ラインＮＬ２の一端は、組電池２０とシステムメインリレー３２を接続する接続ライン（負極ラインＮＬ１）に接続され、負極ラインＮＬ２の他端は、電磁コイル７２に接続されている。
【００３２】
図１の例では、組電池２０の電力によって駆動する各システムメインリレー３１、３２を並列に接続し、システムメインリレー３１、３２それぞれの電磁コイル７２ａ、７２ｂは、正極ラインＰＬ２及び負極ラインＮＬ２で構成される駆動ラインを介して組電池２０に接続している。各電磁コイル７２ａ、７２ｂは、スイッチＳ１，Ｓ２を介して正極ラインＰＬ２と接続される。
【００３３】
コントローラ４０は、スイッチＳ１、Ｓ２の切り替え制御を通じて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４０は、スイッチＳ１，Ｓ２をオンにすることで、組電池２０の正極端子及び負極端子の電圧と同じ電圧でシステムメインリレー３１、３２の各電磁コイル７２に組電池２０からの電力を流し、システムメインリレー３１、３２をオン状態に遷移させる。また、スイッチＳ１，Ｓ２をオフにすることで、組電池２０からシステムメインリレー３１、３２の各電磁コイル７２に流れる電力を遮断し、システムメインリレー３１、３２をオフ状態に遷移させる。スイッチＳ１、Ｓ２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。
【００３４】
コントローラ４０は、組電池２０とインバータ２５とを接続するとき、スイッチＳ１及びＳ２をオンにして、システムメインリレー３１、３２の各電磁コイル７２に組電池２０の電力を流し、システムメインリレー３１、３２をオンにして、組電池２０およびインバータ２５の接続を行う。
【００３５】
例えば、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場合、不図示の車両制御装置から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が、コントローラ４０に入力される。コントローラ４０は、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、組電池２０とインバータ２５とを接続するため、つまり、システムメインリレー３１、３２をオフからオンに切り替えるために、スイッチＳ１、Ｓ２をオフ状態からオン状態に切り替えて、組電池２０の電力をシステムメインリレー３１、３２の各電磁コイル７２に流す。
【００３６】
電磁コイル７２それぞれに組電池２０の電力が流れると、システムメインリレー３１，３２は、オフからオンに切り替わり、組電池２０およびインバータ２５の接続が完了することができる。
【００３７】
また、コントローラ４０は、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２０およびインバータ２５の接続を遮断する。具体的には、コントローラ４０は、スイッチＳ１、Ｓ２をオン状態からオフ状態に切り替えて、組電池２０の電力がシステムメインリレー３１、３２の各電磁コイル７２に流れることを遮断する。電磁コイル７２それぞれに対する組電池２０からの電力が遮断されると、システムメインリレー３１，３２は、オンからオフに切り替わり、組電池２０およびインバータ２５の接続が遮断される。
【００３８】
図２（ｂ）は、本実施例のシステムメインリレー（リレー装置）の電磁コイル７２のサイズとコイル径の関係を示す図である。
【００３９】
電磁コイル７２によって発生する磁力は、電磁コイル７２を流れる電流の大きさに比例する。システムメインリレーは、磁力によって可動部材５１を移動させ、可動接点５２，５３を、対応する固定接点６２，６４と接触させるので、電磁コイル７２を構成する銅線に、一定の電流を流して所定の磁力を発生させる。
【００４０】
このため、一定の電流が流れることでオン状態を維持するリレー装置は、電磁コイル７２に印加される電圧が大きいほど、銅線の抵抗を大きくすることができるので、銅線の直径を小さくすることができる。
【００４１】
例えば、補機バッテリー（例えば、１２Ｖ）の電圧を電磁コイル７２に印加して０．５Ａの電流を流してリレー装置を駆動する場合、銅線の抵抗は、２４Ωとなる。一方、組電池２０の高電圧電源（例えば２４０Ｖ）の電圧を電磁コイル７２に印加して同じ０．５Ａの電流を流して駆動する場合、銅線の抵抗は４８０Ωとなる。
【００４２】
すなわち、低電圧の場合、電磁コイル７２に流す一定の電流に対して抵抗を小さくしなければならないので、銅線の直径Ｄ１を大きくする必要があるが、高電圧の場合には、電磁コイル７２に流す一定の電流値に対して銅線の抵抗を大きくすることができるので、低電圧電源を駆動電源とする場合に比べて、銅線の直径Ｄ２を小さくすることができる。低電圧電源を駆動電源として用いた電磁コイルの高さｈ１、幅ｄ１に対し、高電圧電源を駆動電源として用いた電磁コイルの高さｈ２、幅ｄ２はそれぞれ小さくなり、高電圧電源を用いた電磁コイルのサイズが小さくてすむ。
【００４３】
本実施例のシステムメインリレー３１、３２は、高電圧電源を駆動電源として用いるため、別途の駆動電源を設ける必要がなく部品点数を低減できるとともに、電磁コイル７２のサイズを小さくすることができ、システムメインリレーに用いられるリレー装置を小型化することができる。
【００４４】
図３は、本実施例の変形例を示す図であり、システムメインリレー３１、３２それぞれの電磁コイル７２が直列に接続されている。
【００４５】
図３に示すように、システムメインリレー３１の電磁コイル７２ａ及びシステムメインリレー３２の電磁コイル７２ｂは、接続ラインＬ１で直列に接続されるとともに、電磁コイル７２ａが、正極ラインＰＬ２を介して組電池２０の正極端子と電気的に接続され、電磁コイル７２ｂが、負極ラインＮＬ２を介して組電池２０の負極端子と電気的に接続される。
【００４６】
正極ラインＰＬ２にはスイッチＳ３が設けられ、コントローラ４０は、スイッチＳ３のオンとオフを切り替えて、組電池２０に対して直列に接続された電磁コイル７２ａ、７２ｂに組電池２０からの電力を流したり、遮断することができる。
【００４７】
図３に示した電源システムは、システムメインリレー３１、３２それぞれの電磁コイル７２ａ、７２ｂが直列に接続されているので、図１に示したシステムメインリレー３１、３２それぞれの電磁コイル７２ａ、７２ｂが互いに並列に接続されている場合に比べて、電磁コイル７２ａ、７２ｂに印加される電圧が低くなるものの、低電圧電源を駆動電源とする場合に比べて、銅線の直径を小さくすることができ、システムメインリレーに用いられるリレー装置を小型化することができる。
【００４８】
（実施例２）
図４から図６を参照して、本発明の実施例２である電源システムについて説明する。図４は、本実施例の電源システムの構成を示す図であり、組電池２０が複数の電池スタック（蓄電スタックに相当する）２０ａ，２０ｂで構成されている。
【００４９】
２つの電池スタック２０ａ，２０ｂは、接続ラインＬ２で直列に接続されている。電池スタック２０ａの正極端子は、正極ラインＰＬ１を介してシステムメインリレー３１と接続し、負極端子が接続ラインＬ２を介して電池スタック２０ｂの正極端子と接続する。電池スタック２０ｂの負極端子は、負極ラインＮＬ１を介してシステムメインリレー３２と接続している。
【００５０】
電池スタック２０ａ，２０ｂそれぞれに、電圧監視ＩＣ２１が接続されている。電圧監視ＩＣ２１は、電池スタックの電圧（電池スタックの正極端子及び負極端子間の電圧）を検出し、検出結果をコントローラ４０に出力する。
【００５１】
本実施例のシステムメインリレー３１、３２は、電池スタック２０ａ又は電池スタック２０ｂの電力を駆動電源として駆動する。
【００５２】
システムメインリレー３１の電磁コイル７２ａ及びシステムメインリレー３２の電磁コイル７２ｂは、接続ラインＬ１で直列に接続されている。電磁コイル７２ａは、正極ラインＰＬ２ａを介して電池スタック２０ａの正極端子と電気的に接続される。正極ラインＰＬ２ａは、電池スタック２０ａの正極端子（組電池２０の正極端子）とシステムメインリレー３１を接続する正極ラインＰＬ１に接続される。電磁コイル７２ａは、スイッチＳ４を介して正極ラインＰＬ２ａと接続されている。
【００５３】
電磁コイル７２ｂは、負極ラインＮＬ２ａを介して電池スタック２０ａの負極端子と電気的に接続される。負極ラインＮＬ２ａは、電池スタック２０ａと電池スタック２０ｂを接続する接続ラインＬ２に接続される。電磁コイル７２ｂは、スイッチＳ５を介して負極ラインＮＬ２ａと接続されている。
【００５４】
直列に接続された電磁コイル７２ａ、７２ｂに対して、正極ラインＰＬ２ａ、負極ラインＮＬ２ａ及び接続ラインＬ１は、電池スタック２０ａを駆動電源とする第１駆動ライン（電流経路）を構成する。
【００５５】
一方、システムメインリレー３１、３２は、電池スタック２０ｂの電力を駆動電源とする第２駆動ラインと接続されている。電磁コイル７２ａは、正極ラインＰＬ２ｂを介して電池スタック２０ｂの正極端子と電気的に接続される。正極ラインＰＬ２ｂは、電池スタック２０ａ及び２０ｂの接続ラインＬ２に接続される。電磁コイル７２ａは、スイッチＳ６を介して正極ラインＰＬ２ｂと接続されている。
【００５６】
電磁コイル７２ｂは、負極ラインＮＬ２ｂを介して電池スタック２０ｂの負極端子と電気的に接続される。負極ラインＮＬ２ｂは、電池スタック２０ｂの負極端子（組電池２０の負極端子）とシステムメインリレー３２を接続する負極ラインＮＬ１に接続される。電磁コイル７２ｂは、スイッチＳ５を介して負極ラインＮＬ２ｂと接続されている。
【００５７】
直列に接続された電磁コイル７２ａ、７２ｂに対して、正極ラインＰＬ２ｂ、負極ラインＮＬ２ｂ及び接続ラインＬ１は、電池スタック２０ｂを駆動電源とする第２駆動ライン（電流経路）を構成する。
【００５８】
本実施例では、２つの直列に接続されたシステムメインリレー３１の電磁コイル７２ａとシステムメインリレー３２の電磁コイル７２ｂそれぞれが、第１駆動ラインを介して電池スタック２０ａと接続するとともに、第２駆動ラインを介して電池スタック２０ｂと接続し、組電池２０を構成する少なくとも１つの電池スタックを駆動電源として、システムメインリレー３１、３２の動作を制御することができる。
【００５９】
スイッチＳ４からＳ７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。コントローラ４０は、スイッチＳ４，Ｓ５をオンにし、スイッチＳ６，Ｓ７をオフにすることで、電池スタック２０ａの正極端子及び負極端子と電磁コイル７２ａ，７２ｂを接続し、電池スタック２０ａからの電力を用いてシステムメインリレー３１、３２をオン状態に遷移させることができる。一方、コントローラ４０は、スイッチＳ６，Ｓ７をオンにし、スイッチＳ４，Ｓ５をオフにすることで、電池スタック２０ｂの正極端子及び負極端子と電磁コイル７２ａ，７２ｂを接続し、電池スタック２０ｂからの電力を用いてシステムメインリレー３１、３２をオン状態に遷移させることができる。
【００６０】
本実施例では、組電池２０が複数の電池スタックで構成されている場合、各電池スタック毎にシステムメインリレー３１、３２の駆動ラインをそれぞれ設けているので、組電池２０に接続されるシステムメインリレーが電池スタック間の電圧を均等する均等化回路として機能することができる。
【００６１】
図５は、本実施例のシステムメインリレー３１、３２の動作を示すフローチャートである。
【００６２】
コントローラ４０は、車両のイグニッションスイッチがオンになったときからオフになるまでの間、組電池２０及び各電池スタックの電圧を、電圧監視ＩＣから出力される検出結果に基づいて監視及び不図示のメモリに記憶する。車両のイグニッションスイッチがオフ状態では、各駆動ラインのスイッチＳ４からＳ７はオフである。
【００６３】
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場合、不図示の車両制御装置から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が、コントローラ４０に入力される。コントローラ４０は、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（Ｓ１０１）、前回のイグニッションスイッチがオフになった際の電池スタック２０ａ，２０ｂそれぞれの電圧間で電圧差があるか否かを判別する（Ｓ１０２）。
【００６４】
ステップＳ１０２において電池スタック間に電圧差があると判別された場合、ステップＳ１０３に進み、電圧が最も高い（最大電圧）電池スタックを駆動電源としてシステムメインリレー３１，３２を動作させる。
【００６５】
コントローラ４０は、電圧が最も高い電池スタックを選択し、例えば、電池スタック２０ａが駆動電源として選択された場合、第１駆動ラインのスイッチＳ４，Ｓ５をオフからオンに切り替える。電池スタック２０ａの電力をシステムメインリレー３１、３２の各電磁コイル７２ａ、７２ｂに流す。電磁コイル７２ａ，７２ｂそれぞれに電池スタック２０ａの電力が流れると、システムメインリレー３１，３２は、オフからオンに切り替わり、組電池２０およびインバータ２５の接続が完了することができる。
【００６６】
一方、ステップＳ１０２において電池スタック間に電圧差がないと判別された場合、ステップＳ１０４に進み、組電池２０を構成する複数の電池スタックのいずれか１つの電池スタックではなく、複数の電池スタック全体、つまり、組電池２０の電力を駆動電源としてシステムメインリレー３１，３２を動作させる。
【００６７】
図４に示すように、例えば、第１駆動ラインのスイッチＳ５が設けられた負極ラインＮＬ２ａと第２駆動ラインのスイッチＳ７が設けられた負極ラインＮＬ２ｂを接続し、さらに、第２駆動ラインのスイッチＳ６が設けられた正極ラインＰＬ２ｂと第１駆動ラインのスイッチＳ４が設けられた正極ラインＰＬ２ａを接続する。接続ラインＬ１で直列に接続されたシステムメインリレー３１、３２は、組電池２０の正極端子（電池スタック２０ａの正極端子）と正極ラインＰＬ２ａを介して接続され、また、組電池２０の負極端子（電池スタック２０ｂの負極端子）と負極ラインＮＬ２ｂを介して接続される。
【００６８】
コントローラ４０は、ステップＳ１０２において電池スタック間に電圧差がないと判別された場合、第１駆動ラインのスイッチＳ４及び第２駆動ラインのスイッチＳ７をオフからオンに切り替え、第１駆動ラインのスイッチＳ５及び第２駆動ラインのスイッチＳ６をオフのままとする。電池スタック２０ａ，２０ｂが直列に接続された組電池２０の電力がシステムメインリレー３１、３２の各電磁コイル７２ａ、７２ｂに流れ、電磁コイル７２ａ，７２ｂそれぞれに電池スタック２０ａの電力が流れることで、システムメインリレー３１，３２が、オフからオンに切り替わり、組電池２０およびインバータ２５の接続が完了する。
【００６９】
コントローラ４０は、組電池２０及びインバータ２５の接続が完了した後、車両のイグニッションスイッチがオフになるまで、組電池２０及び各電池スタックの電圧を電圧監視ＩＣから出力される検出結果に基づいて監視及び不図示のメモリに記憶する（Ｓ１０５）。
【００７０】
コントローラ４０は、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（Ｓ１０６）、スイッチＳ４からＳ７の全てのスイッチをオン状態からオフ状態に切り替えて、電池スタック２０ａ、２０ｂそれぞれの電力又は組電池２０の電力がシステムメインリレー３１、３２の各電磁コイル７２に流れることを遮断する。電磁コイル７２それぞれに対する組電池２０からの電力が遮断されると、システムメインリレー３１，３２は、オンからオフに切り替わり、組電池２０およびインバータ２５の接続が遮断される。
【００７１】
本実施例では、上記実施例１同様に、システムメインリレー３１、３２の駆動電源が高電圧電源であるため、別途の駆動電源を設ける必要がないとともに、電磁コイル７２のサイズを小さくすることができ、システムメインリレーに用いられるリレー装置を小型化することができる。さらに、組電池２０を構成する複数の電池スタックのうちいずれか１つの電池スタックの電力を用いて電磁コイル７２を駆動させつつ、複数の電池スタックのうち電圧が最も高い電池スタックの電力を用いて電磁コイル７２を駆動させるので、組電池２０に接続されるシステムメインリレーが電池スタック間の電圧を均等する均等化回路として機能する。組電池２０を構成する電池スタック間の電圧差を均等化する別途の均等化回路が不要となり、電源システムを簡素化できる。
【００７２】
特に、システムメインリレーの電磁コイルを電力消費要素として均等化を行うことができるので、従来の均等化回路に流すことができる許容電流を大きくすることができ、電池スタック間の電圧均等化に要する時間を短縮することができる。
【００７３】
なお、本実施例において、ステップＳ１０３で電圧が最も高い（最大電圧）電池スタックを駆動電源としてシステムメインリレー３１，３２を動作させている場合に、イグニッションスイッチがオフになるまでの間に検出される各電池スタックの電圧を監視し、電池スタック間の電圧差の有無をチェックすることができる。
【００７４】
コントローラ４０は、電池スタック間で電圧差がないと判別された場合、ステップＳ１−４の組電池２０の電力を駆動電源としてシステムメインリレー３１，３２を動作させるモードに切り替えて、システムメインリレー３１，３２の動作を制御することができる。
【００７５】
なお、本実施例では、２つの電池スタックで構成される組電池２０を駆動電源としてシステムメインリレー３１、３２を動作させているが、３つ以上の電池スタックで構成される組電池にも適用できる。また、電池スタックが３つ以上である場合、２つ以上の電池スタックに対して１つの駆動ラインを設けることもでき、組電池２０を構成する複数の電池スタックに対して任意の駆動ラインを設け、駆動ラインを介して１つ又は２つ以上の電池スタックの電力を用いてシステムメインリレー３１、３２を動作させるようにしてもよい。
【００７６】
図６は、本実施例の変形例を示す図であり、組電池２０を構成する電池スタック２０ａ、２０ｂが並列に接続されている。
【００７７】
図６に示すように、並列に接続された電池スタック２０ａ，２０ｂそれぞれの正極端子は、システムメインリレー３１ａ、３１ｂを介して正極ラインＰＬ１でインバータ２５と接続されている。電池スタック２０ａ，２０ｂそれぞれの負極端子は、システムメインリレー３２を介して負極ラインＮＬ１でインバータ２５に接続されている。
【００７８】
電池スタック２０ａと接続するシステムメインリレー３１ａの電磁コイル７２ａは、電池スタック２０ａの正極端子及び負極端子に接続され、電池スタック２０ａを駆動電源としてシステムメインリレー３１ａが動作する。電磁コイル７２ａと電池スタック２０ａの正極端子及び負極端子を接続する接続ライン（駆動ライン）には、スイッチＳ８が設けられている。同様に、電池スタック２０ｂと接続するシステムメインリレー３１ｂの電磁コイル７２ｂは、電池スタック２０ｂの正極端子及び負極端子に接続され、電池スタック２０ｂを駆動電源としてシステムメインリレー３１ｂが動作する。電磁コイル７２ｂと電池スタック２０ｂの正極端子及び負極端子を接続する接続ライン（駆動ライン）には、スイッチＳ９が設けられている。
【００７９】
システムメインリレー３１ａ、３１ｂは、図４に示した組電池２０の正極端子とインバータ２５の接続を許容するシステムメインリレー３１に相当する。本実施例では、システムメインリレー３１ａ、３１ｂの駆動電源が、対応する各電池スタック２０ａ、２０ｂであり、システムメインリレー３２の駆動電源は、不図示の補機バッテリー等の低電圧電源を用いることができる。
【００８０】
コントローラ４０は、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場合に、前回のイグニッションスイッチがオフになった際の電池スタック２０ａ，２０ｂそれぞれの電圧に電圧差があるか否かを判別し、電池スタック間に電圧差があると判別された場合、電圧が最も高い（最大電圧）電池スタックを選択する。コントローラ４０は、例えば、電池スタック２０ａが駆動電源として選択された場合、スイッチＳ８をオフからオンに切り替えて電池スタック２０ａの電力をシステムメインリレー３１ａの電磁コイル７２ａに流すとともに、システムメインリレー３２をオフからオンに切り替え、電池スタック２０ａおよびインバータ２５の接続が行う。
【００８１】
コントローラ４０は、システムメインリレー３１ａをオンにして組電池２０とインバータ２５の接続をしている間、電圧監視ＩＣ２１を通じて検出される電池スタック２０ａの電圧を監視し、電池スタック２０ａ，２０ｂ間の電圧差がなくなった時点で、スイッチＳ９をオフからオンにすることができる。コントローラ４０は、対応する電池スタック２０ａ、２０ｂそれぞれを駆動電源としてシステムメインリレー３１ａ，３１ｂを共に動作させて、並列に接続された電池スタック２０ａ、２０ｂの両者をインバータ２５と接続するように遷移させることができる。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際に、電池スタック２０ｂが駆動電源として選択された場合も同様である。また、電池スタック間に電圧差がないと判別された場合、スイッチＳ８、Ｓ９をともにオンにしつつ、システムメインリレー３２をオフからオンに切り替え、電池スタック２０ａ，２０ｂを共にインバータ２５に接続するように制御する。
【００８２】
図６に示した変形例では、並列に接続された電池スタックのうち、電圧が最も高い電池スタックをインバータ２５に接続するとともに、システムメインリレーの電磁コイル７２を電力消費要素として均等化を行うことができるので、従来の均等化回路に流すことができる許容電力を大きくすることができ、電池スタック間の電圧均等化を短い時間で行うことができる。
【００８３】
（実施例３）
図７から図９を参照して、本発明の実施例３である電源システムについて説明する。図７は、本実施例の電源システムの構成を示す図であり、電池スタックを構成する複数の単電池１０を所定数で区分けした単電池群単位（ブロック単位）毎に、システムメインリレーの電磁コイル７２と接続したものである。また、図９は、電池スタックを構成する複数の単電池１０毎に、システムメインリレーの電磁コイル７２と接続したものである。
【００８４】
つまり、上記実施例２は、組電池２０を構成する電池スタック単位で電圧を監視しながら、電圧が高い方の電池スタックを駆動電源として電磁コイル７２に電力を流して対応するシステムメインリレーを動作させていたが、本実施例では、組電池２０を構成する複数の単電池１０を所定数で区分けした単電池群単位又は単電池１０毎に電圧を監視し、電圧監視単位間での電圧差を均等化するように、システムメインリレー３１、３２の動作を制御する。
【００８５】
図７の例では、図４に示した組電池２０に対し、各電池スタックを構成する直列に接続された複数の単電池１０を所定数の単電池群単位で電圧を監視し、電池スタックの単電池１０の各ブロック毎に、システムメインリレーの電磁コイル７２に電力を供給する複数の駆動ラインを設けている。
【００８６】
電池スタック２０ａは、２つのブロックに区分けされた第１ブロック（単電池群）２１ａ及び第２ブロック２１ｂそれぞれに、システムメインリレー３１の電磁コイル７２ａと接続する第３駆動ライン及び第４駆動ラインが設けられている。
【００８７】
第３駆動ラインは、１つの電池スタック２０ａのうち第１ブロック２１ａの単電池群の正極端子及び負極端子に接続され、電池スタック２０ａの正極端子とシステムメインリレー３１を接続する正極ラインＰＬ１に接続する接続ラインＰＬ２ａ及び第１ブロック２１ａの負極端子に接続される接続ラインＬ３で構成される。電磁コイル７２ａの一端は、スイッチＳ１０を介して接続ラインＰＬ２ａと接続され、他端は、スイッチＳ１１を介して接続ラインＬ３と接続されている。
【００８８】
第４駆動ラインは、第２ブロック２１ｂの単電池群の正極端子及び負極端子に接続され、第２ブロック２１ｂの正極端子に接続される接続ラインＬ３及び電池スタック２０ａの負極端子に接続する接続ラインＮＬ２ａで構成される。電磁コイル７２ａの一端は、スイッチＳ１１，Ｓ１２を介して接続ラインＬ３と接続され、他端は、スイッチＳ１３を介して接続ラインＮＬ２ａと接続されている。
【００８９】
電池スタック２０ｂも同様に、第１ブロック２１ａ及び第２ブロック２１ｂそれぞれに、システムメインリレー３２の電磁コイル７２ｂと接続する第５駆動ライン及び第６駆動ラインが設けられている。
【００９０】
第５駆動ラインは、第１ブロック２１ａの単電池群の正極端子及び負極端子に接続され、第２電池スタック２０ｂの正極端子に接続される接続ラインＰＬ２ｂ及び第１ブロック２１ａの負極端子に接続される接続ラインＬ４で構成される。電磁コイル７２ｂの一端は、スイッチＳ１７を介して接続ラインＰＬ２ｂと接続され、他端は、スイッチＳ１５、Ｓ１６を介して接続ラインＬ４と接続されている。
【００９１】
第６駆動ラインは、電池スタック２０ｂの第２ブロック２１ａの単電池群の正極端子及び負極端子に接続され、第２ブロック２１ｂの正極端子に接続される接続ラインＬ４及び電池スタック２０ｂの正極端子とシステムメインリレー３２を接続する負極ラインＮＬ１に接続する接続ラインＮＬ２ｂで構成される。電磁コイル７２ｂの一端は、スイッチＳ１４を介して接続ラインＮＬ２ｂと接続され、他端は、スイッチＳ１５を介して接続ラインＬ４と接続されている。
【００９２】
本実施例の駆動ラインは、各電池スタック別に設けられ、一方の対応するシステムメインリレーの電磁コイル７２のみに単電池群からの電力が供給されるように構成している。つまり、システムメインリレー３１の駆動電源には、電池スタック２０ｂは含まれず、電池スタック２０ａのみが駆動電源として用いられる。各駆動ラインに設けられたスイッチは、コントローラ４０からの制御信号を受けて、オンおよびオフの間で切り替わる。
【００９３】
電磁コイル７２ａは、電池スタック２０ａの正極端子と接続する正極ラインＰＬ２ａ、及び電池スタック２０ａの負極端子と接続する負極ラインＮＬ２ａに接続している。システムメインリレー３１は、電池スタック２０ａ全体を駆動電源として動作するように制御できる。システムメインリレー３２についても同様である。
【００９４】
図８は、図７に示した所定数の単電池群を駆動電源と用いたシステムメインリレー３１、３２の動作を示すフローチャートである。
【００９５】
コントローラ４０は、車両のイグニッションスイッチがオンになったときからオフになるまでの間、電圧監視ＩＣ２１を通じて所定数の単電池群（ブロック）単位で電圧を監視し、不図示のメモリに検出結果を記憶する。車両のイグニッションスイッチがオフ状態では、各駆動ラインのスイッチはオフである。なお、組電池２０及び電池スタック単位での電圧検出も行うようにしてもよい。
【００９６】
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場合、不図示の車両制御装置から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が、コントローラ４０に入力される。コントローラ４０は、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（Ｓ３０１）、前回のイグニッションスイッチがオフになった際の電池スタック内の単電池群単位間で、電圧差があるか否かを判別する（Ｓ３０２）。
【００９７】
ステップＳ３０２では、電池スタック毎に各電池スタック内の所定数の単電池群（ブロック）単位間で電圧差があるか否かが判別される。単電池群間で電圧差があると判別された電池スタックを対象にステップＳ３０４の処理を遂行する。組電池２０を構成する複数の電池スタックそれぞれに、単電池群間に電圧差があると判別された場合には（Ｓ３０３のＹＥＳ）、電池スタックそれぞれに対してステップＳ３０４の処理を遂行する。
【００９８】
コントローラ４０は、単電池群間で電圧差があると判別された電池スタックを対象に、電池スタック内の電圧が最も高い（最大電圧）ブロックを駆動電源としてシステムメインリレーを動作させる。例えば、電池スタック２０ａの第１ブロックが第２ブロックよりも電圧が大きい場合、第１ブロックがシステムメインリレー３１の駆動電源として選択される（Ｓ３０４）。
【００９９】
次に、コントローラ４０は、電池スタック２０ｂの単電池群間で電圧差があると判別される場合には、電池スタック２０ｂ内の電圧が最も高い（最大電圧）ブロックを駆動電源としてシステムメインリレー３２を動作させる。例えば、電池スタック２０ｂの第１ブロックが第２ブロックよりも電圧が大きい場合、第１ブロックがシステムメインリレー３２の駆動電源として選択される（Ｓ３０４）。
【０１００】
コントローラ４０は、電池スタック２０ａ，２０ｂそれぞれで、単電池群間に電圧差があると判別した場合、各電池スタックに対応するシステムメインリレー３１，３２の駆動電源として電圧が高い方の単電池群を選択することができる。
【０１０１】
コントローラ４０は、システムメインリレー３１の駆動電源として電池スタック２０ａの第１ブロックの単電池群が選択され、またシステムメインリレー３２の駆動電源として電池スタック２０ｂの第１ブロックの単電池群が選択された場合、第５駆動ラインのスイッチＳ１０，Ｓ１４をオフからオンに切り替えて電池スタック２０ａの第１ブロックの単電池群の電力をシステムメインリレー３１の電磁コイル７２ａに流すとともに、第６駆動ラインのＳ１７，Ｓ１５，Ｓ１６をオフからオンに切り替えて電池スタック２０ｂの第１ブロックの単電池群の電力をシステムメインリレー３２の電磁コイル７２ｂに流す。
【０１０２】
電磁コイル７２ａ，７２ｂそれぞれに対して選択された各単電池群の電力が流れると、システムメインリレー３１、３２は、オフからオンに切り替わり、組電池２０およびインバータ２５の接続が完了することができる。
【０１０３】
一方、ステップＳ３０２において電池スタック内の単電池群間に電圧差がないと判別された場合（Ｓ３０３）、ステップＳ３０５に進み、電池スタック全体の電力を駆動電源として選択する。
【０１０４】
例えば、ステップＳ３０３において電池スタック２０ａ内の単電池群間に電圧差がないと判別され、電池スタック２０ｂ内の単電池群間に電圧差があると判別された場合、コントローラ４０は、電池スタック２０ａに対してはステップＳ３０５に進んで電池スタック２０ａ全体をシステムメインリレー３１の駆動電源として選択し、電池スタック２０ｂに対してはステップＳ３０４に進んで最大電圧の単電池群（第１ブロック）をシステムメインリレー３２の駆動電源として選択する。
【０１０５】
コントローラ４０は、ステップ３０６において電池スタック２０ａの正極端子と接続する正極ラインＰＬ２ａ及び電池スタック２０ａの負極端子と接続する負極ラインＮＬ２ａそれぞれのスイッチＳ１０、スイッチＳ１３をオフからオンに切り替えて、電池スタック２０ａの電力を電磁コイル７２ａに電力を流す。一方、電池スタック２０ｂの第６駆動ラインのＳ１７，Ｓ１５，Ｓ１６をオフからオンに切り替えて電池スタック２０ｂの第１ブロックの単電池群の電力を電磁コイル７２ｂに流す。
【０１０６】
なお、電池スタック２０ｂ内の単電池群間に電圧差がないと判別された場合、つまり、電池スタック２０ａ、２０ｂともに、単電池群間に電圧差がないと判別された場合には、コントローラ４０は、ステップＳ３０５に進んでシステムメインリレー３２の駆動電源として電池スタック２０ｂ全体を選択する。この場合、ステップ３０６では、電池スタック２０ｂの正極端子と接続する正極ラインＰＬ２ｂ及び電池スタック２０ｂの負極端子と接続する負極ラインＮＬ２ｂそれぞれのスイッチＳ１７、スイッチＳ１４をオフからオンに切り替えて、電池スタック２０ｂ全体を駆動電源としてシステムメインリレー３２の電磁コイル７２ａに電力を流す。
【０１０７】
このように、電池スタック内の単電池群間に電圧差があると判別された場合、対応するシステムメインリレーは、電圧差があると判別された単電池群間で最も高い電圧の単電池群を駆動電源として動作が制御され、電池スタック内の単電池群間に電圧差がないと判別された場合には、電池スタック全体を駆動電源として動作が制御される。組電池２０を構成する複数の電池スタックそれぞれで独立して単電池群又はスタック全体を対応するシステムメインリレーの駆動電源として選択し、システムメインリレー３１，３２の動作を制御する。
【０１０８】
コントローラ４０は、組電池２０及びインバータ２５の接続が完了した後、車両のイグニッションスイッチがオフになるまで、各電池スタックの単電池群単位で電圧を監視及び不図示のメモリに記憶する（Ｓ３０７）。
【０１０９】
コントローラ４０は、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（Ｓ３０８）、第３駆動ラインから第６駆動ラインまでの全ての駆動ラインの全スイッチをオフにし、電池スタック単位又は単電池群単位の電力が対応するそれぞれのシステムメインリレー３１、３２の各電磁コイル７２に流れることを遮断する（Ｓ３０９）。システムメインリレー３１，３２は、オンからオフに切り替わり、組電池２０およびインバータ２５の接続が遮断される。
【０１１０】
なお、本実施例においても上記実施例２に記載のように、コントローラ４０は、組電池２０とインバータ２５の接続をしている間、電圧監視ＩＣを通じて検出される電池スタックの各単電池群の電圧を監視し、駆動電源として選択された単電池群と他の単電池群との間の電圧差がなくなった時点で、電池スタック全体を駆動電源に切り替えてシステムメインリレーの動作を制御することができる。後述する図９の例についても同様である。
【０１１１】
本実施例では、上記実施例１同様に、システムメインリレー３１、３２の駆動電源が高電圧電源であるため、別途の駆動電源を設ける必要がないとともに、電磁コイル７２のサイズを小さくすることができ、システムメインリレーに用いられるリレー装置を小型化することができる。さらに、組電池２０を構成する複数の電池スタックにおいて各電池スタック内の単電池群単位の電力を用いて電磁コイル７２を駆動させつつ、電圧が最も高い単電池群の電力を用いて電磁コイル７２を駆動させることができるので、システムメインリレーが電池スタック内の単電池群間の電圧を均等する均等化回路として機能する。電池スタック内の単電池群間の電圧差を均等化する別途の均等化回路が不要となり、電源システムを簡素化できる。
【０１１２】
また、上記実施例２と同様に、システムメインリレーの電磁コイルを電力消費要素として均等化を行うことができるので、従来の均等化回路に流すことができる許容電流を大きくすることができ、電池スタック内の単電池群間の電圧均等化に要する時間を短縮することができる。
【０１１３】
次に図９の例は、図７に示した組電池２０に対し、各電池スタックを構成する直列に接続された複数の単電池１０単位で電圧を監視し、電池スタックの単電池１０毎に、システムメインリレーの電磁コイル７２に電力を供給する複数の駆動ラインを設けている。
【０１１４】
電池スタック２０ａは、４つの単電池１０それぞれに、システムメインリレー３１の電磁コイル７２ａと接続する複数の第７駆動ライン、第８駆動ライン、第９駆動ライン及び第１０駆動ラインが設けられている。
【０１１５】
第７駆動ラインは、電池スタック２０ａの正極端子から第１番目の単電池１０の正極端子及び負極端子に接続され、電池スタック２０ａの正極端子とシステムメインリレー３１を接続する正極ラインＰＬ１に接続する接続ラインＰＬ２ａ及び第１番目の単電池１０の負極端子に接続される接続ラインＬ５で構成される。電磁コイル７２ａの一端は、スイッチＳ１０を介して接続ラインＰＬ２ａと接続され、他端は、スイッチＳ１８を介して接続ラインＬ５と接続されている。
【０１１６】
第８駆動ラインは、電池スタック２０ａの正極端子から第２番目の単電池１０の正極端子及び負極端子に接続され、第２番目の単電池１０の正極端子に接続される接続ラインＬ５及び負極端子に接続される接続ラインＬ３で構成される。電磁コイル７２ａの一端は、スイッチＳ１８，Ｓ２０を介して接続ラインＬ５と接続され、他端は、スイッチＳ１１を介して接続ラインＬ４３接続されている。
【０１１７】
第９駆動ラインは、電池スタック２０ａの正極端子から第３番目の単電池１０の正極端子及び負極端子に接続され、第３番目の単電池１０の正極端子に接続される接続ラインＬ３及び負極端子に接続される接続ラインＬ６で構成される。電磁コイル７２ａの一端は、スイッチＳ１１，Ｓ１２を介して接続ラインＬ３と接続され、他端は、スイッチＳ１９を介して接続ラインＬ６と接続されている。
【０１１８】
第１０駆動ラインは、電池スタック２０ａの正極端子から第４番目の単電池１０の正極端子及び負極端子に接続され、第４番目の単電池１０の正極端子に接続される接続ラインＬ６及び電池スタック２０ａの負極端子（電池スタック２０ａと電池スタック２０ａとを接続する接続ラインＬ３）に接続する接続ラインＮＬ２ａで構成される。電磁コイル７２ａの一端は、スイッチＳ１９，Ｓ２１を介して接続ラインＬ６と接続され、他端は、スイッチＳ１３を介して負極ラインＮＬ２ａと接続されている。
【０１１９】
図９の例において電池スタック２０ｂも同様に、電池スタック２０ｂの４つの単電池１０それぞれに、システムメインリレー３２の電磁コイル７２ｂと接続する複数の第１１駆動ライン、第１２駆動ライン、第１３駆動ライン及び第１４駆動ラインが設けられている。
【０１２０】
第１１駆動ラインは、電池スタック２０ｂの正極端子から第１番目の単電池１０の正極端子及び負極端子に接続され、電池スタック２０ｂの正極端子と電池スタック２０ａとの接続ラインＬ２に接続する正極ラインＰＬ２ｂ及び第１番目の単電池１０の負極端子に接続される接続ラインＬ７で構成される。電磁コイル７２ｂの一端は、スイッチＳ１７を介して接続ラインＰＬ２ｂと接続され、他端は、スイッチＳ２３，Ｓ２５を介して接続ラインＬ７と接続されている。
【０１２１】
第１２駆動ラインは、電池スタック２０ｂの正極端子から第２番目の単電池１０の正極端子及び負極端子に接続され、第２番目の単電池１０の正極端子に接続される接続ラインＬ７及び負極端子に接続される接続ラインＬ４で構成される。電磁コイル７２ｂの一端は、スイッチＳ２３を介して接続ラインＬ７と接続され、他端は、スイッチＳ１５，Ｓ１６を介して接続ラインＬ４と接続されている。
【０１２２】
第１３駆動ラインは、電池スタック２０ｂの正極端子から第３番目の単電池１０の正極端子及び負極端子に接続され、第３番目の単電池１０の正極端子に接続される接続ラインＬ４及び負極端子に接続される接続ラインＬ８で構成される。電磁コイル７２ｂの一端は、スイッチＳ１５を介して接続ラインＬ４と接続され、他端は、スイッチＳ２２，Ｓ２４介して接続ラインＬ８と接続されている。
【０１２３】
第１４駆動ラインは、電池スタック２０ｂの正極端子から第４番目の単電池１０の正極端子及び負極端子に接続され、第４番目の単電池１０の正極端子に接続される接続ラインＬ８及び電池スタック２０ｂの負極端子（電池スタック２０ｂの負極端子とシステムメインリレー３２を接続する負極ラインＮＬ１）に接続する接続ラインＮＬ２ｂで構成される。電磁コイル７２ｂの一端は、スイッチＳ２２を介して接続ラインＬ８と接続され、他端は、スイッチＳ１４を介して負極ラインＮＬ２ｂと接続されている。
【０１２４】
図９の例では、図７の単電池群間よりもより細分化された単電池毎の複数の駆動ラインを含んで構成され、各電池スタック別に単電池間に電圧差がある場合、最大電圧の単電池をシステムメインリレーの駆動電源として選択し、対応するシステムメインリレーを動作させることができる。上述した図８の説明と同様に、各単電池を駆動電源と用いたシステムメインリレー３１、３２の動作は、単電池群を各単電池として単電池間の電圧差を検出し、組電池又は電池スタックを構成する直列に接続された単電池間で最も電圧の高い単電池を駆動電源として選択することで、対応するシステムメインリレーの動作させることができる。
【０１２５】
図９の例では、組電池２０又は電池スタック２０ａ、２０ｂを構成する単電池単位で、システムメインリレーの駆動電源を選択することができ、図７の例よりも細やかな単電池間の電圧を均等する均等化回路として機能することができる。
【符号の説明】
【０１２６】
１０ 単電池（蓄電素子）
２０ 組電池（蓄電装置）
２０ａ，２０ｂ 電池スタック（蓄電スタック）
２１ 電圧監視ＩＣ
２５ インバータ
２６ モータ・ジェネレータ
３１，３２ システムメインリレー
４０ コントローラ
７２ 電磁コイル（駆動コイル）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組電池等の高電圧電源及び負荷を電気的に接続するリレー装置を、高電圧電源の電力を用いて駆動する電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、組電池等の高電圧電源の電力を降圧してコンデンサに蓄えておき、コンデンサに蓄えた電力を用いて組電池（電源装置）及び負荷（モータ・ジェネレータ等）を電気的に接続するリレー装置を駆動することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２８７２４２号公報
【特許文献２】特開２００１−１４５２７５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では、補機バッテリー等の別途の電源を駆動源としてリレー装置を駆動する必要がないが、コンデンサが必要となり、コストアップに繋がる。つまり、コンデンサは補機バッテリーと同様に蓄電体であり、高電圧電源とは個別の電源であることに変わりはない。このため、特許文献１は、補機バッテリーを用いる必要がないものの、リレー装置を駆動するのに高電圧電源とは別に電源としてのコンデンサを設ける必要があるので、部品点数の増加によりコストを低減することは難しい。
【０００５】
一方、システムメインリレー等の組電池及び負荷を電気的に接続又は遮断するリレー装置は、電磁コイルに電流を流し、発生する磁力によって接点をＯＮ／ＯＦＦさせるが、電磁コイルによって発生する磁力は、電流に比例する。このため、特許文献１の降圧した低電圧のコンデンサや補機バッテリー等を用いた場合、電磁コイルのコイル径を大きくしてコイルの抵抗を低くする必要があり、リレー装置のサイズ（電磁コイルの体格）が大きくなってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願第１の発明である電源システムは、蓄電装置と走行用モータを電気的に接続する状態と遮断する状態との間で切り替わるシステムメインリレーの駆動コイルの駆動電源に、走行用モータに電力を供給する高電圧電源の蓄電装置を用いているので、システムメインリレーの駆動コイルに電力を供給する別途の駆動電源（コンデンサを含む）を設ける必要がなく部品点数を低減でき、システムメインリレーを高電圧で駆動するので、駆動コイルを小さくでき、リレー装置全体を小型化できる。
【０００７】
蓄電装置と駆動コイルを接続する接続ラインに、蓄電装置の電力を駆動コイルに通電するオン状態と、駆動コイルへの通電を遮断するオフ状態とを切り替えるスイッチを設けている。コントローラは、スイッチの切り替え制御を通じてシステムメインリレーの動作を制御することができる。
【０００８】
蓄電装置は、複数の蓄電素子が直列に接続されて構成される蓄電スタックを複数接続して構成することができ、接続ラインは、複数の蓄電スタックそれぞれと駆動コイルを接続する複数の駆動ラインを含むことができる。複数の蓄電スタックのうちの任意の蓄電スタックの電力を用いて駆動コイルを駆動させることができるとともに、複数の蓄電スタックのうち電圧が最も高い蓄電スタックの電力を用いて駆動コイルを駆動させるように制御することで、蓄電装置に接続されるシステムメインリレーが蓄電スタック間の電圧を均等する均等化回路として機能することができる。蓄電装置を構成する蓄電スタック間の電圧差を均等化する別途の均等化回路が不要となり、電源システムを簡素化できる。
【０００９】
また、直列に接続された複数の蓄電素子で蓄電装置が構成されている場合、接続ラインは、蓄電素子単位又は所定数の蓄電素子群単位で駆動コイルと接続する複数の駆動ラインを含むことができる。任意の蓄電素子の電力を用いて、又は任意の蓄電素子群の電力を用いて駆動コイルを駆動させることができるとともに、複数の蓄電素子のうちで電圧が最も高い蓄電素子の電力、又は複数の蓄電素子群のうちで電圧が最も高い蓄電素子群の電力を用いて駆動コイルを駆動させるように制御することで、蓄電装置に接続されるシステムメインリレーが蓄電素子間又は蓄電素子群間の電圧を均等する均等化回路として機能することができる。蓄電装置を構成する蓄電素子間又は蓄電素子群間の電圧差を均等化する別途の均等化回路が不要となり、電源システムを簡素化できる。
【００１０】
システムメインリレーは、蓄電装置の正極端子及び走行用モータの接続を許容する第１システムメインリレーと、蓄電装置の負極端子及び走行用モータの接続を許容する第２システムメインリレーと、を含んで構成することができる。第１システムメインリレー及び第２システムメインリレーそれぞれの各駆動コイルを、並列又は直列に接続することで、第１システムメインリレー及び第２システムメインリレーを共に蓄電装置の電力を用いて駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１の電源システムの構成を示す図である。
【図２】実施例１のシステムメインリレー（リレー装置）を示す図であり、（ａ）は、システムメインリレーの構造を示す図、（ｂ）は、電磁コイルのサイズとコイル径との関係を示す図である。
【図３】実施例１の変形例を示す図である。
【図４】実施例２の電源システムの構成を示す図である。
【図５】実施例２のシステムメインリレーを駆動するときの動作を示すフローチャートである。
【図６】実施例２の変形例を示す図である。
【図７】実施例３の電源システムの構成を示す図である。
【図８】実施例３のシステムメインリレーを駆動するときの動作を示すフローチャートである。
【図９】実施例３の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００１３】
（実施例１）
図１から図３を参照して、本発明の実施例１である電源システムについて説明する。図１は、本実施例の電源システムの構成を示す図である。
【００１４】
組電池（蓄電装置に相当する）２０は、直列に接続された複数の単電池（蓄電素子に相当する）１０を有する。単電池１０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２０を構成する単電池１０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２０は、並列に接続された複数の単電池１０を含んでいてもよい。
【００１５】
組電池２０は、正極ラインＰＬ１および負極ラインＮＬ１を介してインバータ２５と接続されている。インバータ２５は、組電池２０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２６に出力する。モータ・ジェネレータ２６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２５は、モータ・ジェネレータ２６から出力された交流電力を直流電力に変換して、直流電力を組電池２０に供給することができる。
【００１６】
なお、昇圧コンバータを用いて組電池２０の出力電圧を昇圧して、昇圧後の電力をインバータ２５に出力したり、インバータ２５の出力電圧を降圧して、降圧後の電力を組電池２０に出力するように構成することができる。昇圧コンバータは、例えば、チョッパ回路で構成することができる。昇圧コンバータは、コントローラ４０からの制御信号を受けて動作する。
【００１７】
組電池２０を車両に搭載するときには、負荷としてモータ・ジェネレータ２６を用いることができる。モータ・ジェネレータ２６は、インバータ２５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２６は、車輪と接続されており、モータ・ジェネレータ２６によって生成された運動エネルギは、車輪に伝達される。
【００１８】
一方、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２６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２６によって生成された交流電力は、インバータ２５に出力される。これにより、回生電力を組電池２０に蓄えることができる。モータ・ジェネレータ２６は、組電池２０の電力によって駆動する走行用モータであり、また、車両の制動時に発生する運動エネルギによって回生電力を発生させる発電機である。
【００１９】
コントローラ４０は、組電池２０の充放電を制御する。コントローラ４０は、組電池２０の放電を許容することにより、組電池２０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２０の充電を許容することにより、回生電力を組電池２０に蓄えることができる。また、後述するシステムメインリレー３１、３２の動作を制御する。
【００２０】
コントローラ４０は、組電池２０の電圧（電圧センサの検出電圧）、組電池２０に流れる充放電電流、組電池２０の温度などに基づいて充放電制御を行うことができる。例えば、組電池２０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２０の充放電を制御することができる。
【００２１】
本実施例の組電池２０は、主に車両を走行させるための走行用モータであるモータ・ジェネレータ２６に電力を供給する走行駆動電源として用いられ、例えば、２４０Ｖの高電圧電源である。高電圧電源は、モータ・ジェネレータ２６等の高電圧電源が必要な高圧システムに電力を供給する。低圧システムは、エンジンやモータ等の制御装置や車両に搭載されたエアコン、ＡＶ機器、照明装置等を含み、例えば、１２Ｖの補機バッテリー等の低電圧電源からの電力によって駆動する。なお、高電圧電源は、低圧システムの電源として用いることもでき、例えば、昇圧コンバータを介して降圧して低電圧システムに電力を供給することができる。
【００２２】
本実施例の電源システムは、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、組電池２０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２０だけを備えている。
【００２３】
高電圧電源の組電池２０と動力系の高圧システムであるインバータ２５は、正極ラインＰＬ１及び負極ラインＮＬ１を介して接続されている。組電池２０の正極端子は、正極ラインＰＬ１でインバータ２５に接続され、正極ラインＰＬ１には、システムメインリレー３１（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。組電池２０の負極端子は、負極ラインＮＬ１でインバータ２５に接続され、負極ラインＮＬ１には、システムメインリレー３２（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。
【００２４】
システムメインリレー３１、３２は、コントローラ４０の制御によって、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。システムメインリレー３１、３２がオン状態であれば、組電池２０の電力がモータ・ジェネレータ２６に供給される。また、システムメインリレー３１、３２がオフ状態であれば、組電池２０からモータ・ジェネレータ２６に供給される電力が遮断される。
【００２５】
図２（ａ）は、システムメインリレー３１、３２の構造を示す図である。本実施例では、システムメインリレー３１、３２として、ノーマルオープン型のリレーを用いているが、ノーマルクローズ型のリレーを用いることもできる。
【００２６】
第１固定部材６１は、固定接点６２を有しており、第２固定部材６３は、固定接点６４を有している。固定接点６２は、正極ラインＰＬ１を介して組電池２０と接続されており、固定接点６４は、正極ラインＰＬ１を介してインバータ２５と接続されている。可動部材５１は、第１可動接点５２および第２可動接点５３を有しており、第１可動接点５２および第２可動接点５３は、導通状態となっている。第１可動接点５２は、固定接点６２と対向しており、第２可動接点５３は、固定接点６４と対向している。
【００２７】
可動部材５１は、プランジャ７１と接続されており、プランジャ７１は、不図示のバネの力を受けて矢印Ｄ１の方向に付勢されている。プランジャ７１の周囲には、電磁コイル（駆動コイルに相当する）７２が配置されている。電磁コイル７２に電流が流れていないとき、プランジャ７１および可動部材５１は、バネの付勢力を受けて矢印Ｄ１の方向に移動しており、可動接点５２，５３は、対応する固定接点６２，６４から離間している。このとき、システムメインリレー３１，３２は、オフとなる。
【００２８】
電磁コイル７２に電流が流れると、プランジャ７１は、磁力の作用を受けることにより、バネの付勢力に抗して、矢印Ｄ２の方向に移動する。プランジャ７１の移動に応じて、可動部材５１も移動し、可動接点５２，５３は、対応する固定接点６２，６４と接触する。このとき、システムメインリレー３１、３２は、オンとなる。
【００２９】
図１及び図２（ａ）に示すように、本実施例の電磁コイル７２は、正極ラインＰＬ２及び負極ラインＮＬ２を介して組電池２０に接続されている。本実施例のシステムメインリレー３１、３２は、組電池２０の電力（高電圧電源の電力）を駆動電源として駆動する。
【００３０】
電磁コイル７２の一端は、正極ラインＰＬ２を介して組電池２０の正極端子と電気的に接続される。正極ラインＰＬ２の一端は、組電池２０とシステムメインリレー３１を接続する接続ライン（正極ラインＰＬ１）に接続され、正極ラインＰＬ２の他端は、電磁コイル７２に接続されている。
【００３１】
電磁コイル７２の他端は、負極ラインＮＬ２を介して組電池２０の負極端子と電気的に接続される。負極ラインＮＬ２の一端は、組電池２０とシステムメインリレー３２を接続する接続ライン（負極ラインＮＬ１）に接続され、負極ラインＮＬ２の他端は、電磁コイル７２に接続されている。
【００３２】
図１の例では、組電池２０の電力によって駆動する各システムメインリレー３１、３２を並列に接続し、システムメインリレー３１、３２それぞれの電磁コイル７２ａ、７２ｂは、正極ラインＰＬ２及び負極ラインＮＬ２で構成される駆動ラインを介して組電池２０に接続している。各電磁コイル７２ａ、７２ｂは、スイッチＳ１，Ｓ２を介して正極ラインＰＬ２と接続される。
【００３３】
コントローラ４０は、スイッチＳ１、Ｓ２の切り替え制御を通じて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４０は、スイッチＳ１，Ｓ２をオンにすることで、組電池２０の正極端子及び負極端子の電圧と同じ電圧でシステムメインリレー３１、３２の各電磁コイル７２に組電池２０からの電力を流し、システムメインリレー３１、３２をオン状態に遷移させる。また、スイッチＳ１，Ｓ２をオフにすることで、組電池２０からシステムメインリレー３１、３２の各電磁コイル７２に流れる電力を遮断し、システムメインリレー３１、３２をオフ状態に遷移させる。スイッチＳ１、Ｓ２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。
【００３４】
コントローラ４０は、組電池２０とインバータ２５とを接続するとき、スイッチＳ１及びＳ２をオンにして、システムメインリレー３１、３２の各電磁コイル７２に組電池２０の電力を流し、システムメインリレー３１、３２をオンにして、組電池２０およびインバータ２５の接続を行う。
【００３５】
例えば、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場合、不図示の車両制御装置から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が、コントローラ４０に入力される。コントローラ４０は、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、組電池２０とインバータ２５とを接続するため、つまり、システムメインリレー３１、３２をオフからオンに切り替えるために、スイッチＳ１、Ｓ２をオフ状態からオン状態に切り替えて、組電池２０の電力をシステムメインリレー３１、３２の各電磁コイル７２に流す。
【００３６】
電磁コイル７２それぞれに組電池２０の電力が流れると、システムメインリレー３１，３２は、オフからオンに切り替わり、組電池２０およびインバータ２５の接続が完了することができる。
【００３７】
また、コントローラ４０は、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２０およびインバータ２５の接続を遮断する。具体的には、コントローラ４０は、スイッチＳ１、Ｓ２をオン状態からオフ状態に切り替えて、組電池２０の電力がシステムメインリレー３１、３２の各電磁コイル７２に流れることを遮断する。電磁コイル７２それぞれに対する組電池２０からの電力が遮断されると、システムメインリレー３１，３２は、オンからオフに切り替わり、組電池２０およびインバータ２５の接続が遮断される。
【００３８】
図２（ｂ）は、本実施例のシステムメインリレー（リレー装置）の電磁コイル７２のサイズとコイル径の関係を示す図である。
【００３９】
電磁コイル７２によって発生する磁力は、電磁コイル７２を流れる電流の大きさに比例する。システムメインリレーは、磁力によって可動部材５１を移動させ、可動接点５２，５３を、対応する固定接点６２，６４と接触させるので、電磁コイル７２を構成する銅線に、一定の電流を流して所定の磁力を発生させる。
【００４０】
このため、一定の電流が流れることでオン状態を維持するリレー装置は、電磁コイル７２に印加される電圧が大きいほど、銅線の抵抗を大きくすることができるので、銅線の直径を小さくすることができる。
【００４１】
例えば、補機バッテリー（例えば、１２Ｖ）の電圧を電磁コイル７２に印加して０．５Ａの電流を流してリレー装置を駆動する場合、銅線の抵抗は、２４Ωとなる。一方、組電池２０の高電圧電源（例えば２４０Ｖ）の電圧を電磁コイル７２に印加して同じ０．５Ａの電流を流して駆動する場合、銅線の抵抗は４８０Ωとなる。
【００４２】
すなわち、低電圧の場合、電磁コイル７２に流す一定の電流に対して抵抗を小さくしなければならないので、銅線の直径Ｄ１を大きくする必要があるが、高電圧の場合には、電磁コイル７２に流す一定の電流値に対して銅線の抵抗を大きくすることができるので、低電圧電源を駆動電源とする場合に比べて、銅線の直径Ｄ２を小さくすることができる。低電圧電源を駆動電源として用いた電磁コイルの高さｈ１、幅ｄ１に対し、高電圧電源を駆動電源として用いた電磁コイルの高さｈ２、幅ｄ２はそれぞれ小さくなり、高電圧電源を用いた電磁コイルのサイズが小さくてすむ。
【００４３】
本実施例のシステムメインリレー３１、３２は、高電圧電源を駆動電源として用いるため、別途の駆動電源を設ける必要がなく部品点数を低減できるとともに、電磁コイル７２のサイズを小さくすることができ、システムメインリレーに用いられるリレー装置を小型化することができる。
【００４４】
図３は、本実施例の変形例を示す図であり、システムメインリレー３１、３２それぞれの電磁コイル７２が直列に接続されている。
【００４５】
図３に示すように、システムメインリレー３１の電磁コイル７２ａ及びシステムメインリレー３２の電磁コイル７２ｂは、接続ラインＬ１で直列に接続されるとともに、電磁コイル７２ａが、正極ラインＰＬ２を介して組電池２０の正極端子と電気的に接続され、電磁コイル７２ｂが、負極ラインＮＬ２を介して組電池２０の負極端子と電気的に接続される。
【００４６】
正極ラインＰＬ２にはスイッチＳ３が設けられ、コントローラ４０は、スイッチＳ３のオンとオフを切り替えて、組電池２０に対して直列に接続された電磁コイル７２ａ、７２ｂに組電池２０からの電力を流したり、遮断することができる。
【００４７】
図３に示した電源システムは、システムメインリレー３１、３２それぞれの電磁コイル７２ａ、７２ｂが直列に接続されているので、図１に示したシステムメインリレー３１、３２それぞれの電磁コイル７２ａ、７２ｂが互いに並列に接続されている場合に比べて、電磁コイル７２ａ、７２ｂに印加される電圧が低くなるものの、低電圧電源を駆動電源とする場合に比べて、銅線の直径を小さくすることができ、システムメインリレーに用いられるリレー装置を小型化することができる。
【００４８】
（実施例２）
図４から図６を参照して、本発明の実施例２である電源システムについて説明する。図４は、本実施例の電源システムの構成を示す図であり、組電池２０が複数の電池スタック（蓄電スタックに相当する）２０ａ，２０ｂで構成されている。
【００４９】
２つの電池スタック２０ａ，２０ｂは、接続ラインＬ２で直列に接続されている。電池スタック２０ａの正極端子は、正極ラインＰＬ１を介してシステムメインリレー３１と接続し、負極端子が接続ラインＬ２を介して電池スタック２０ｂの正極端子と接続する。電池スタック２０ｂの負極端子は、負極ラインＮＬ１を介してシステムメインリレー３２と接続している。
【００５０】
電池スタック２０ａ，２０ｂそれぞれに、電圧監視ＩＣ２１が接続されている。電圧監視ＩＣ２１は、電池スタックの電圧（電池スタックの正極端子及び負極端子間の電圧）を検出し、検出結果をコントローラ４０に出力する。
【００５１】
本実施例のシステムメインリレー３１、３２は、電池スタック２０ａ又は電池スタック２０ｂの電力を駆動電源として駆動する。
【００５２】
システムメインリレー３１の電磁コイル７２ａ及びシステムメインリレー３２の電磁コイル７２ｂは、接続ラインＬ１で直列に接続されている。電磁コイル７２ａは、正極ラインＰＬ２ａを介して電池スタック２０ａの正極端子と電気的に接続される。正極ラインＰＬ２ａは、電池スタック２０ａの正極端子（組電池２０の正極端子）とシステムメインリレー３１を接続する正極ラインＰＬ１に接続される。電磁コイル７２ａは、スイッチＳ４を介して正極ラインＰＬ２ａと接続されている。
【００５３】
電磁コイル７２ｂは、負極ラインＮＬ２ａを介して電池スタック２０ａの負極端子と電気的に接続される。負極ラインＮＬ２ａは、電池スタック２０ａと電池スタック２０ｂを接続する接続ラインＬ２に接続される。電磁コイル７２ｂは、スイッチＳ５を介して負極ラインＮＬ２ａと接続されている。
【００５４】
直列に接続された電磁コイル７２ａ、７２ｂに対して、正極ラインＰＬ２ａ、負極ラインＮＬ２ａ及び接続ラインＬ１は、電池スタック２０ａを駆動電源とする第１駆動ライン（電流経路）を構成する。
【００５５】
一方、システムメインリレー３１、３２は、電池スタック２０ｂの電力を駆動電源とする第２駆動ラインと接続されている。電磁コイル７２ａは、正極ラインＰＬ２ｂを介して電池スタック２０ｂの正極端子と電気的に接続される。正極ラインＰＬ２ｂは、電池スタック２０ａ及び２０ｂの接続ラインＬ２に接続される。電磁コイル７２ａは、スイッチＳ６を介して正極ラインＰＬ２ｂと接続されている。
【００５６】
電磁コイル７２ｂは、負極ラインＮＬ２ｂを介して電池スタック２０ｂの負極端子と電気的に接続される。負極ラインＮＬ２ｂは、電池スタック２０ｂの負極端子（組電池２０の負極端子）とシステムメインリレー３２を接続する負極ラインＮＬ１に接続される。電磁コイル７２ｂは、スイッチＳ５を介して負極ラインＮＬ２ｂと接続されている。
【００５７】
直列に接続された電磁コイル７２ａ、７２ｂに対して、正極ラインＰＬ２ｂ、負極ラインＮＬ２ｂ及び接続ラインＬ１は、電池スタック２０ｂを駆動電源とする第２駆動ライン（電流経路）を構成する。
【００５８】
本実施例では、２つの直列に接続されたシステムメインリレー３１の電磁コイル７２ａとシステムメインリレー３２の電磁コイル７２ｂそれぞれが、第１駆動ラインを介して電池スタック２０ａと接続するとともに、第２駆動ラインを介して電池スタック２０ｂと接続し、組電池２０を構成する少なくとも１つの電池スタックを駆動電源として、システムメインリレー３１、３２の動作を制御することができる。
【００５９】
スイッチＳ４からＳ７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。コントローラ４０は、スイッチＳ４，Ｓ５をオンにし、スイッチＳ６，Ｓ７をオフにすることで、電池スタック２０ａの正極端子及び負極端子と電磁コイル７２ａ，７２ｂを接続し、電池スタック２０ａからの電力を用いてシステムメインリレー３１、３２をオン状態に遷移させることができる。一方、コントローラ４０は、スイッチＳ６，Ｓ７をオンにし、スイッチＳ４，Ｓ５をオフにすることで、電池スタック２０ｂの正極端子及び負極端子と電磁コイル７２ａ，７２ｂを接続し、電池スタック２０ｂからの電力を用いてシステムメインリレー３１、３２をオン状態に遷移させることができる。
【００６０】
本実施例では、組電池２０が複数の電池スタックで構成されている場合、各電池スタック毎にシステムメインリレー３１、３２の駆動ラインをそれぞれ設けているので、組電池２０に接続されるシステムメインリレーが電池スタック間の電圧を均等する均等化回路として機能することができる。
【００６１】
図５は、本実施例のシステムメインリレー３１、３２の動作を示すフローチャートである。
【００６２】
コントローラ４０は、車両のイグニッションスイッチがオンになったときからオフになるまでの間、組電池２０及び各電池スタックの電圧を、電圧監視ＩＣから出力される検出結果に基づいて監視及び不図示のメモリに記憶する。車両のイグニッションスイッチがオフ状態では、各駆動ラインのスイッチＳ４からＳ７はオフである。
【００６３】
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場合、不図示の車両制御装置から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が、コントローラ４０に入力される。コントローラ４０は、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（Ｓ１０１）、前回のイグニッションスイッチがオフになった際の電池スタック２０ａ，２０ｂそれぞれの電圧間で電圧差があるか否かを判別する（Ｓ１０２）。
【００６４】
ステップＳ１０２において電池スタック間に電圧差があると判別された場合、ステップＳ１０３に進み、電圧が最も高い（最大電圧）電池スタックを駆動電源としてシステムメインリレー３１，３２を動作させる。
【００６５】
コントローラ４０は、電圧が最も高い電池スタックを選択し、例えば、電池スタック２０ａが駆動電源として選択された場合、第１駆動ラインのスイッチＳ４，Ｓ５をオフからオンに切り替える。電池スタック２０ａの電力をシステムメインリレー３１、３２の各電磁コイル７２ａ、７２ｂに流す。電磁コイル７２ａ，７２ｂそれぞれに電池スタック２０ａの電力が流れると、システムメインリレー３１，３２は、オフからオンに切り替わり、組電池２０およびインバータ２５の接続が完了することができる。
【００６６】
一方、ステップＳ１０２において電池スタック間に電圧差がないと判別された場合、ステップＳ１０４に進み、組電池２０を構成する複数の電池スタックのいずれか１つの電池スタックではなく、複数の電池スタック全体、つまり、組電池２０の電力を駆動電源としてシステムメインリレー３１，３２を動作させる。
【００６７】
図４に示すように、例えば、第１駆動ラインのスイッチＳ５が設けられた負極ラインＮＬ２ａと第２駆動ラインのスイッチＳ７が設けられた負極ラインＮＬ２ｂを接続し、さらに、第２駆動ラインのスイッチＳ６が設けられた正極ラインＰＬ２ｂと第１駆動ラインのスイッチＳ４が設けられた正極ラインＰＬ２ａを接続する。接続ラインＬ１で直列に接続されたシステムメインリレー３１、３２は、組電池２０の正極端子（電池スタック２０ａの正極端子）と正極ラインＰＬ２ａを介して接続され、また、組電池２０の負極端子（電池スタック２０ｂの負極端子）と負極ラインＮＬ２ｂを介して接続される。
【００６８】
コントローラ４０は、ステップＳ１０２において電池スタック間に電圧差がないと判別された場合、第１駆動ラインのスイッチＳ４及び第２駆動ラインのスイッチＳ７をオフからオンに切り替え、第１駆動ラインのスイッチＳ５及び第２駆動ラインのスイッチＳ６をオフのままとする。電池スタック２０ａ，２０ｂが直列に接続された組電池２０の電力がシステムメインリレー３１、３２の各電磁コイル７２ａ、７２ｂに流れ、電磁コイル７２ａ，７２ｂそれぞれに電池スタック２０ａの電力が流れることで、システムメインリレー３１，３２が、オフからオンに切り替わり、組電池２０およびインバータ２５の接続が完了する。
【００６９】
コントローラ４０は、組電池２０及びインバータ２５の接続が完了した後、車両のイグニッションスイッチがオフになるまで、組電池２０及び各電池スタックの電圧を電圧監視ＩＣから出力される検出結果に基づいて監視及び不図示のメモリに記憶する（Ｓ１０５）。
【００７０】
コントローラ４０は、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（Ｓ１０６）、スイッチＳ４からＳ７の全てのスイッチをオン状態からオフ状態に切り替えて、電池スタック２０ａ、２０ｂそれぞれの電力又は組電池２０の電力がシステムメインリレー３１、３２の各電磁コイル７２に流れることを遮断する。電磁コイル７２それぞれに対する組電池２０からの電力が遮断されると、システムメインリレー３１，３２は、オンからオフに切り替わり、組電池２０およびインバータ２５の接続が遮断される。
【００７１】
本実施例では、上記実施例１同様に、システムメインリレー３１、３２の駆動電源が高電圧電源であるため、別途の駆動電源を設ける必要がないとともに、電磁コイル７２のサイズを小さくすることができ、システムメインリレーに用いられるリレー装置を小型化することができる。さらに、組電池２０を構成する複数の電池スタックのうちいずれか１つの電池スタックの電力を用いて電磁コイル７２を駆動させつつ、複数の電池スタックのうち電圧が最も高い電池スタックの電力を用いて電磁コイル７２を駆動させるので、組電池２０に接続されるシステムメインリレーが電池スタック間の電圧を均等する均等化回路として機能する。組電池２０を構成する電池スタック間の電圧差を均等化する別途の均等化回路が不要となり、電源システムを簡素化できる。
【００７２】
特に、システムメインリレーの電磁コイルを電力消費要素として均等化を行うことができるので、従来の均等化回路に流すことができる許容電流を大きくすることができ、電池スタック間の電圧均等化に要する時間を短縮することができる。
【００７３】
なお、本実施例において、ステップＳ１０３で電圧が最も高い（最大電圧）電池スタックを駆動電源としてシステムメインリレー３１，３２を動作させている場合に、イグニッションスイッチがオフになるまでの間に検出される各電池スタックの電圧を監視し、電池スタック間の電圧差の有無をチェックすることができる。
【００７４】
コントローラ４０は、電池スタック間で電圧差がないと判別された場合、ステップＳ１−４の組電池２０の電力を駆動電源としてシステムメインリレー３１，３２を動作させるモードに切り替えて、システムメインリレー３１，３２の動作を制御することができる。
【００７５】
なお、本実施例では、２つの電池スタックで構成される組電池２０を駆動電源としてシステムメインリレー３１、３２を動作させているが、３つ以上の電池スタックで構成される組電池にも適用できる。また、電池スタックが３つ以上である場合、２つ以上の電池スタックに対して１つの駆動ラインを設けることもでき、組電池２０を構成する複数の電池スタックに対して任意の駆動ラインを設け、駆動ラインを介して１つ又は２つ以上の電池スタックの電力を用いてシステムメインリレー３１、３２を動作させるようにしてもよい。
【００７６】
図６は、本実施例の変形例を示す図であり、組電池２０を構成する電池スタック２０ａ、２０ｂが並列に接続されている。
【００７７】
図６に示すように、並列に接続された電池スタック２０ａ，２０ｂそれぞれの正極端子は、システムメインリレー３１ａ、３１ｂを介して正極ラインＰＬ１でインバータ２５と接続されている。電池スタック２０ａ，２０ｂそれぞれの負極端子は、システムメインリレー３２を介して負極ラインＮＬ１でインバータ２５に接続されている。
【００７８】
電池スタック２０ａと接続するシステムメインリレー３１ａの電磁コイル７２ａは、電池スタック２０ａの正極端子及び負極端子に接続され、電池スタック２０ａを駆動電源としてシステムメインリレー３１ａが動作する。電磁コイル７２ａと電池スタック２０ａの正極端子及び負極端子を接続する接続ライン（駆動ライン）には、スイッチＳ８が設けられている。同様に、電池スタック２０ｂと接続するシステムメインリレー３１ｂの電磁コイル７２ｂは、電池スタック２０ｂの正極端子及び負極端子に接続され、電池スタック２０ｂを駆動電源としてシステムメインリレー３１ｂが動作する。電磁コイル７２ｂと電池スタック２０ｂの正極端子及び負極端子を接続する接続ライン（駆動ライン）には、スイッチＳ９が設けられている。
【００７９】
システムメインリレー３１ａ、３１ｂは、図４に示した組電池２０の正極端子とインバータ２５の接続を許容するシステムメインリレー３１に相当する。本実施例では、システムメインリレー３１ａ、３１ｂの駆動電源が、対応する各電池スタック２０ａ、２０ｂであり、システムメインリレー３２の駆動電源は、不図示の補機バッテリー等の低電圧電源を用いることができる。
【００８０】
コントローラ４０は、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場合に、前回のイグニッションスイッチがオフになった際の電池スタック２０ａ，２０ｂそれぞれの電圧に電圧差があるか否かを判別し、電池スタック間に電圧差があると判別された場合、電圧が最も高い（最大電圧）電池スタックを選択する。コントローラ４０は、例えば、電池スタック２０ａが駆動電源として選択された場合、スイッチＳ８をオフからオンに切り替えて電池スタック２０ａの電力をシステムメインリレー３１ａの電磁コイル７２ａに流すとともに、システムメインリレー３２をオフからオンに切り替え、電池スタック２０ａおよびインバータ２５の接続が行う。
【００８１】
コントローラ４０は、システムメインリレー３１ａをオンにして組電池２０とインバータ２５の接続をしている間、電圧監視ＩＣ２１を通じて検出される電池スタック２０ａの電圧を監視し、電池スタック２０ａ，２０ｂ間の電圧差がなくなった時点で、スイッチＳ９をオフからオンにすることができる。コントローラ４０は、対応する電池スタック２０ａ、２０ｂそれぞれを駆動電源としてシステムメインリレー３１ａ，３１ｂを共に動作させて、並列に接続された電池スタック２０ａ、２０ｂの両者をインバータ２５と接続するように遷移させることができる。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際に、電池スタック２０ｂが駆動電源として選択された場合も同様である。また、電池スタック間に電圧差がないと判別された場合、スイッチＳ８、Ｓ９をともにオンにしつつ、システムメインリレー３２をオフからオンに切り替え、電池スタック２０ａ，２０ｂを共にインバータ２５に接続するように制御する。
【００８２】
図６に示した変形例では、並列に接続された電池スタックのうち、電圧が最も高い電池スタックをインバータ２５に接続するとともに、システムメインリレーの電磁コイル７２を電力消費要素として均等化を行うことができるので、従来の均等化回路に流すことができる許容電力を大きくすることができ、電池スタック間の電圧均等化を短い時間で行うことができる。
【００８３】
（実施例３）
図７から図９を参照して、本発明の実施例３である電源システムについて説明する。図７は、本実施例の電源システムの構成を示す図であり、電池スタックを構成する複数の単電池１０を所定数で区分けした単電池群単位（ブロック単位）毎に、システムメインリレーの電磁コイル７２と接続したものである。また、図９は、電池スタックを構成する複数の単電池１０毎に、システムメインリレーの電磁コイル７２と接続したものである。
【００８４】
つまり、上記実施例２は、組電池２０を構成する電池スタック単位で電圧を監視しながら、電圧が高い方の電池スタックを駆動電源として電磁コイル７２に電力を流して対応するシステムメインリレーを動作させていたが、本実施例では、組電池２０を構成する複数の単電池１０を所定数で区分けした単電池群単位又は単電池１０毎に電圧を監視し、電圧監視単位間での電圧差を均等化するように、システムメインリレー３１、３２の動作を制御する。
【００８５】
図７の例では、図４に示した組電池２０に対し、各電池スタックを構成する直列に接続された複数の単電池１０を所定数の単電池群単位で電圧を監視し、電池スタックの単電池１０の各ブロック毎に、システムメインリレーの電磁コイル７２に電力を供給する複数の駆動ラインを設けている。
【００８６】
電池スタック２０ａは、２つのブロックに区分けされた第１ブロック（単電池群）２１ａ及び第２ブロック２１ｂそれぞれに、システムメインリレー３１の電磁コイル７２ａと接続する第３駆動ライン及び第４駆動ラインが設けられている。
【００８７】
第３駆動ラインは、１つの電池スタック２０ａのうち第１ブロック２１ａの単電池群の正極端子及び負極端子に接続され、電池スタック２０ａの正極端子とシステムメインリレー３１を接続する正極ラインＰＬ１に接続する接続ラインＰＬ２ａ及び第１ブロック２１ａの負極端子に接続される接続ラインＬ３で構成される。電磁コイル７２ａの一端は、スイッチＳ１０を介して接続ラインＰＬ２ａと接続され、他端は、スイッチＳ１１を介して接続ラインＬ３と接続されている。
【００８８】
第４駆動ラインは、第２ブロック２１ｂの単電池群の正極端子及び負極端子に接続され、第２ブロック２１ｂの正極端子に接続される接続ラインＬ３及び電池スタック２０ａの負極端子に接続する接続ラインＮＬ２ａで構成される。電磁コイル７２ａの一端は、スイッチＳ１１，Ｓ１２を介して接続ラインＬ３と接続され、他端は、スイッチＳ１３を介して接続ラインＮＬ２ａと接続されている。
【００８９】
電池スタック２０ｂも同様に、第１ブロック２１ａ及び第２ブロック２１ｂそれぞれに、システムメインリレー３２の電磁コイル７２ｂと接続する第５駆動ライン及び第６駆動ラインが設けられている。
【００９０】
第５駆動ラインは、第１ブロック２１ａの単電池群の正極端子及び負極端子に接続され、第２電池スタック２０ｂの正極端子に接続される接続ラインＰＬ２ｂ及び第１ブロック２１ａの負極端子に接続される接続ラインＬ４で構成される。電磁コイル７２ｂの一端は、スイッチＳ１７を介して接続ラインＰＬ２ｂと接続され、他端は、スイッチＳ１５、Ｓ１６を介して接続ラインＬ４と接続されている。
【００９１】
第６駆動ラインは、電池スタック２０ｂの第２ブロック２１ａの単電池群の正極端子及び負極端子に接続され、第２ブロック２１ｂの正極端子に接続される接続ラインＬ４及び電池スタック２０ｂの正極端子とシステムメインリレー３２を接続する負極ラインＮＬ１に接続する接続ラインＮＬ２ｂで構成される。電磁コイル７２ｂの一端は、スイッチＳ１４を介して接続ラインＮＬ２ｂと接続され、他端は、スイッチＳ１５を介して接続ラインＬ４と接続されている。
【００９２】
本実施例の駆動ラインは、各電池スタック別に設けられ、一方の対応するシステムメインリレーの電磁コイル７２のみに単電池群からの電力が供給されるように構成している。つまり、システムメインリレー３１の駆動電源には、電池スタック２０ｂは含まれず、電池スタック２０ａのみが駆動電源として用いられる。各駆動ラインに設けられたスイッチは、コントローラ４０からの制御信号を受けて、オンおよびオフの間で切り替わる。
【００９３】
電磁コイル７２ａは、電池スタック２０ａの正極端子と接続する正極ラインＰＬ２ａ、及び電池スタック２０ａの負極端子と接続する負極ラインＮＬ２ａに接続している。システムメインリレー３１は、電池スタック２０ａ全体を駆動電源として動作するように制御できる。システムメインリレー３２についても同様である。
【００９４】
図８は、図７に示した所定数の単電池群を駆動電源と用いたシステムメインリレー３１、３２の動作を示すフローチャートである。
【００９５】
コントローラ４０は、車両のイグニッションスイッチがオンになったときからオフになるまでの間、電圧監視ＩＣ２１を通じて所定数の単電池群（ブロック）単位で電圧を監視し、不図示のメモリに検出結果を記憶する。車両のイグニッションスイッチがオフ状態では、各駆動ラインのスイッチはオフである。なお、組電池２０及び電池スタック単位での電圧検出も行うようにしてもよい。
【００９６】
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場合、不図示の車両制御装置から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が、コントローラ４０に入力される。コントローラ４０は、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（Ｓ３０１）、前回のイグニッションスイッチがオフになった際の電池スタック内の単電池群単位間で、電圧差があるか否かを判別する（Ｓ３０２）。
【００９７】
ステップＳ３０２では、電池スタック毎に各電池スタック内の所定数の単電池群（ブロック）単位間で電圧差があるか否かが判別される。単電池群間で電圧差があると判別された電池スタックを対象にステップＳ３０４の処理を遂行する。組電池２０を構成する複数の電池スタックそれぞれに、単電池群間に電圧差があると判別された場合には（Ｓ３０３のＹＥＳ）、電池スタックそれぞれに対してステップＳ３０４の処理を遂行する。
【００９８】
コントローラ４０は、単電池群間で電圧差があると判別された電池スタックを対象に、電池スタック内の電圧が最も高い（最大電圧）ブロックを駆動電源としてシステムメインリレーを動作させる。例えば、電池スタック２０ａの第１ブロックが第２ブロックよりも電圧が大きい場合、第１ブロックがシステムメインリレー３１の駆動電源として選択される（Ｓ３０４）。
【００９９】
次に、コントローラ４０は、電池スタック２０ｂの単電池群間で電圧差があると判別される場合には、電池スタック２０ｂ内の電圧が最も高い（最大電圧）ブロックを駆動電源としてシステムメインリレー３２を動作させる。例えば、電池スタック２０ｂの第１ブロックが第２ブロックよりも電圧が大きい場合、第１ブロックがシステムメインリレー３２の駆動電源として選択される（Ｓ３０４）。
【０１００】
コントローラ４０は、電池スタック２０ａ，２０ｂそれぞれで、単電池群間に電圧差があると判別した場合、各電池スタックに対応するシステムメインリレー３１，３２の駆動電源として電圧が高い方の単電池群を選択することができる。
【０１０１】
コントローラ４０は、システムメインリレー３１の駆動電源として電池スタック２０ａの第１ブロックの単電池群が選択され、またシステムメインリレー３２の駆動電源として電池スタック２０ｂの第１ブロックの単電池群が選択された場合、第５駆動ラインのスイッチＳ１０，Ｓ１４をオフからオンに切り替えて電池スタック２０ａの第１ブロックの単電池群の電力をシステムメインリレー３１の電磁コイル７２ａに流すとともに、第６駆動ラインのＳ１７，Ｓ１５，Ｓ１６をオフからオンに切り替えて電池スタック２０ｂの第１ブロックの単電池群の電力をシステムメインリレー３２の電磁コイル７２ｂに流す。
【０１０２】
電磁コイル７２ａ，７２ｂそれぞれに対して選択された各単電池群の電力が流れると、システムメインリレー３１、３２は、オフからオンに切り替わり、組電池２０およびインバータ２５の接続が完了することができる。
【０１０３】
一方、ステップＳ３０２において電池スタック内の単電池群間に電圧差がないと判別された場合（Ｓ３０３）、ステップＳ３０５に進み、電池スタック全体の電力を駆動電源として選択する。
【０１０４】
例えば、ステップＳ３０３において電池スタック２０ａ内の単電池群間に電圧差がないと判別され、電池スタック２０ｂ内の単電池群間に電圧差があると判別された場合、コントローラ４０は、電池スタック２０ａに対してはステップＳ３０５に進んで電池スタック２０ａ全体をシステムメインリレー３１の駆動電源として選択し、電池スタック２０ｂに対してはステップＳ３０４に進んで最大電圧の単電池群（第１ブロック）をシステムメインリレー３２の駆動電源として選択する。
【０１０５】
コントローラ４０は、ステップ３０６において電池スタック２０ａの正極端子と接続する正極ラインＰＬ２ａ及び電池スタック２０ａの負極端子と接続する負極ラインＮＬ２ａそれぞれのスイッチＳ１０、スイッチＳ１３をオフからオンに切り替えて、電池スタック２０ａの電力を電磁コイル７２ａに電力を流す。一方、電池スタック２０ｂの第６駆動ラインのＳ１７，Ｓ１５，Ｓ１６をオフからオンに切り替えて電池スタック２０ｂの第１ブロックの単電池群の電力を電磁コイル７２ｂに流す。
【０１０６】
なお、電池スタック２０ｂ内の単電池群間に電圧差がないと判別された場合、つまり、電池スタック２０ａ、２０ｂともに、単電池群間に電圧差がないと判別された場合には、コントローラ４０は、ステップＳ３０５に進んでシステムメインリレー３２の駆動電源として電池スタック２０ｂ全体を選択する。この場合、ステップ３０６では、電池スタック２０ｂの正極端子と接続する正極ラインＰＬ２ｂ及び電池スタック２０ｂの負極端子と接続する負極ラインＮＬ２ｂそれぞれのスイッチＳ１７、スイッチＳ１４をオフからオンに切り替えて、電池スタック２０ｂ全体を駆動電源としてシステムメインリレー３２の電磁コイル７２ａに電力を流す。
【０１０７】
このように、電池スタック内の単電池群間に電圧差があると判別された場合、対応するシステムメインリレーは、電圧差があると判別された単電池群間で最も高い電圧の単電池群を駆動電源として動作が制御され、電池スタック内の単電池群間に電圧差がないと判別された場合には、電池スタック全体を駆動電源として動作が制御される。組電池２０を構成する複数の電池スタックそれぞれで独立して単電池群又はスタック全体を対応するシステムメインリレーの駆動電源として選択し、システムメインリレー３１，３２の動作を制御する。
【０１０８】
コントローラ４０は、組電池２０及びインバータ２５の接続が完了した後、車両のイグニッションスイッチがオフになるまで、各電池スタックの単電池群単位で電圧を監視及び不図示のメモリに記憶する（Ｓ３０７）。
【０１０９】
コントローラ４０は、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（Ｓ３０８）、第３駆動ラインから第６駆動ラインまでの全ての駆動ラインの全スイッチをオフにし、電池スタック単位又は単電池群単位の電力が対応するそれぞれのシステムメインリレー３１、３２の各電磁コイル７２に流れることを遮断する（Ｓ３０９）。システムメインリレー３１，３２は、オンからオフに切り替わり、組電池２０およびインバータ２５の接続が遮断される。
【０１１０】
なお、本実施例においても上記実施例２に記載のように、コントローラ４０は、組電池２０とインバータ２５の接続をしている間、電圧監視ＩＣを通じて検出される電池スタックの各単電池群の電圧を監視し、駆動電源として選択された単電池群と他の単電池群との間の電圧差がなくなった時点で、電池スタック全体を駆動電源に切り替えてシステムメインリレーの動作を制御することができる。後述する図９の例についても同様である。
【０１１１】
本実施例では、上記実施例１同様に、システムメインリレー３１、３２の駆動電源が高電圧電源であるため、別途の駆動電源を設ける必要がないとともに、電磁コイル７２のサイズを小さくすることができ、システムメインリレーに用いられるリレー装置を小型化することができる。さらに、組電池２０を構成する複数の電池スタックにおいて各電池スタック内の単電池群単位の電力を用いて電磁コイル７２を駆動させつつ、電圧が最も高い単電池群の電力を用いて電磁コイル７２を駆動させることができるので、システムメインリレーが電池スタック内の単電池群間の電圧を均等する均等化回路として機能する。電池スタック内の単電池群間の電圧差を均等化する別途の均等化回路が不要となり、電源システムを簡素化できる。
【０１１２】
また、上記実施例２と同様に、システムメインリレーの電磁コイルを電力消費要素として均等化を行うことができるので、従来の均等化回路に流すことができる許容電流を大きくすることができ、電池スタック内の単電池群間の電圧均等化に要する時間を短縮することができる。
【０１１３】
次に図９の例は、図７に示した組電池２０に対し、各電池スタックを構成する直列に接続された複数の単電池１０単位で電圧を監視し、電池スタックの単電池１０毎に、システムメインリレーの電磁コイル７２に電力を供給する複数の駆動ラインを設けている。
【０１１４】
電池スタック２０ａは、４つの単電池１０それぞれに、システムメインリレー３１の電磁コイル７２ａと接続する複数の第７駆動ライン、第８駆動ライン、第９駆動ライン及び第１０駆動ラインが設けられている。
【０１１５】
第７駆動ラインは、電池スタック２０ａの正極端子から第１番目の単電池１０の正極端子及び負極端子に接続され、電池スタック２０ａの正極端子とシステムメインリレー３１を接続する正極ラインＰＬ１に接続する接続ラインＰＬ２ａ及び第１番目の単電池１０の負極端子に接続される接続ラインＬ５で構成される。電磁コイル７２ａの一端は、スイッチＳ１０を介して接続ラインＰＬ２ａと接続され、他端は、スイッチＳ１８を介して接続ラインＬ５と接続されている。
【０１１６】
第８駆動ラインは、電池スタック２０ａの正極端子から第２番目の単電池１０の正極端子及び負極端子に接続され、第２番目の単電池１０の正極端子に接続される接続ラインＬ５及び負極端子に接続される接続ラインＬ３で構成される。電磁コイル７２ａの一端は、スイッチＳ１８，Ｓ２０を介して接続ラインＬ５と接続され、他端は、スイッチＳ１１を介して接続ラインＬ４３接続されている。
【０１１７】
第９駆動ラインは、電池スタック２０ａの正極端子から第３番目の単電池１０の正極端子及び負極端子に接続され、第３番目の単電池１０の正極端子に接続される接続ラインＬ３及び負極端子に接続される接続ラインＬ６で構成される。電磁コイル７２ａの一端は、スイッチＳ１１，Ｓ１２を介して接続ラインＬ３と接続され、他端は、スイッチＳ１９を介して接続ラインＬ６と接続されている。
【０１１８】
第１０駆動ラインは、電池スタック２０ａの正極端子から第４番目の単電池１０の正極端子及び負極端子に接続され、第４番目の単電池１０の正極端子に接続される接続ラインＬ６及び電池スタック２０ａの負極端子（電池スタック２０ａと電池スタック２０ａとを接続する接続ラインＬ３）に接続する接続ラインＮＬ２ａで構成される。電磁コイル７２ａの一端は、スイッチＳ１９，Ｓ２１を介して接続ラインＬ６と接続され、他端は、スイッチＳ１３を介して負極ラインＮＬ２ａと接続されている。
【０１１９】
図９の例において電池スタック２０ｂも同様に、電池スタック２０ｂの４つの単電池１０それぞれに、システムメインリレー３２の電磁コイル７２ｂと接続する複数の第１１駆動ライン、第１２駆動ライン、第１３駆動ライン及び第１４駆動ラインが設けられている。
【０１２０】
第１１駆動ラインは、電池スタック２０ｂの正極端子から第１番目の単電池１０の正極端子及び負極端子に接続され、電池スタック２０ｂの正極端子と電池スタック２０ａとの接続ラインＬ２に接続する正極ラインＰＬ２ｂ及び第１番目の単電池１０の負極端子に接続される接続ラインＬ７で構成される。電磁コイル７２ｂの一端は、スイッチＳ１７を介して接続ラインＰＬ２ｂと接続され、他端は、スイッチＳ２３，Ｓ２５を介して接続ラインＬ７と接続されている。
【０１２１】
第１２駆動ラインは、電池スタック２０ｂの正極端子から第２番目の単電池１０の正極端子及び負極端子に接続され、第２番目の単電池１０の正極端子に接続される接続ラインＬ７及び負極端子に接続される接続ラインＬ４で構成される。電磁コイル７２ｂの一端は、スイッチＳ２３を介して接続ラインＬ７と接続され、他端は、スイッチＳ１５，Ｓ１６を介して接続ラインＬ４と接続されている。
【０１２２】
第１３駆動ラインは、電池スタック２０ｂの正極端子から第３番目の単電池１０の正極端子及び負極端子に接続され、第３番目の単電池１０の正極端子に接続される接続ラインＬ４及び負極端子に接続される接続ラインＬ８で構成される。電磁コイル７２ｂの一端は、スイッチＳ１５を介して接続ラインＬ４と接続され、他端は、スイッチＳ２２，Ｓ２４介して接続ラインＬ８と接続されている。
【０１２３】
第１４駆動ラインは、電池スタック２０ｂの正極端子から第４番目の単電池１０の正極端子及び負極端子に接続され、第４番目の単電池１０の正極端子に接続される接続ラインＬ８及び電池スタック２０ｂの負極端子（電池スタック２０ｂの負極端子とシステムメインリレー３２を接続する負極ラインＮＬ１）に接続する接続ラインＮＬ２ｂで構成される。電磁コイル７２ｂの一端は、スイッチＳ２２を介して接続ラインＬ８と接続され、他端は、スイッチＳ１４を介して負極ラインＮＬ２ｂと接続されている。
【０１２４】
図９の例では、図７の単電池群間よりもより細分化された単電池毎の複数の駆動ラインを含んで構成され、各電池スタック別に単電池間に電圧差がある場合、最大電圧の単電池をシステムメインリレーの駆動電源として選択し、対応するシステムメインリレーを動作させることができる。上述した図８の説明と同様に、各単電池を駆動電源と用いたシステムメインリレー３１、３２の動作は、単電池群を各単電池として単電池間の電圧差を検出し、組電池又は電池スタックを構成する直列に接続された単電池間で最も電圧の高い単電池を駆動電源として選択することで、対応するシステムメインリレーの動作させることができる。
【０１２５】
図９の例では、組電池２０又は電池スタック２０ａ、２０ｂを構成する単電池単位で、システムメインリレーの駆動電源を選択することができ、図７の例よりも細やかな単電池間の電圧を均等する均等化回路として機能することができる。
【符号の説明】
【０１２６】
１０ 単電池（蓄電素子）
２０ 組電池（蓄電装置）
２０ａ，２０ｂ 電池スタック（蓄電スタック）
２１ 電圧監視ＩＣ
２５ インバータ
２６ モータ・ジェネレータ
３１，３２ システムメインリレー
４０ コントローラ
７２ 電磁コイル（駆動コイル）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の走行用モータに電力を供給する蓄電装置と、
駆動コイルを備え、前記駆動コイルへの通電によって前記蓄電装置及び走行用モータを電気的に接続する状態と、前記蓄電装置及び走行用モータの接続を遮断する状態との間で切り替わるシステムメインリレーと、
前記蓄電装置及び駆動コイルを接続する接続ラインと、
前記蓄電装置の電力を用いて前記駆動コイルを駆動させて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と、
を有することを特徴とする電源システム。
【請求項２】
前記接続ラインに設けられ、前記蓄電装置の電力を前記駆動コイルに通電するオン状態と、前記駆動コイルへの通電を遮断するオフ状態とを切り替えるスイッチ、を有し、
前記コントローラは、前記スイッチの切り替え制御を通じて前記システムメインリレーの動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の電源システム。
【請求項３】
前記蓄電装置は、複数の蓄電スタックで構成され、
前記接続ラインは、前記複数の蓄電スタックそれぞれと前記駆動コイルを接続する複数の駆動ラインを含み、
前記コントローラは、前記蓄電スタックのうちの任意の前記蓄電スタックの電力を用いて前記駆動コイルを駆動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の電源システム。
【請求項４】
前記コントローラは、前記蓄電スタックのうち電圧が最も高い蓄電スタックの電力を用いて前記駆動コイルを駆動させることを特徴とする請求項３に記載の電源システム。
【請求項５】
前記蓄電装置は、直列に接続された複数の蓄電素子で構成され、
前記接続ラインは、前記蓄電素子単位又は所定数の蓄電素子群単位で前記駆動コイルと接続する複数の駆動ラインを含み、
前記コントローラは、前記蓄電素子のうち任意の前記蓄電素子の電力を用いて、又は前記蓄電素子群のうち任意の前記蓄電素子群の電力を用いて前記駆動コイルを駆動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の電源システム。
【請求項６】
前記コントローラは、前記蓄電素子単位で前記駆動ラインが接続された各蓄電素子のうち電圧が最も高い蓄電素子の電力、又は前記蓄電素子群単位で前記駆動ラインが接続された各蓄電素子群のうち電圧が最も高い蓄電素子群の電力を用いて前記駆動コイルを駆動させることを特徴とする請求項５に記載の電源システム。
【請求項７】
前記システムメインリレーは、前記蓄電装置の正極端子及び前記走行用モータの接続を許容する第１システムメインリレーと、前記蓄電装置の負極端子及び前記走行用モータの接続を許容する第２システムメインリレーと、を含み、
前記第１システムメインリレー及び第２システムメインリレーそれぞれの前記駆動コイルは、並列又は直列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電源システム。
【請求項１】
車両の走行用モータに電力を供給する蓄電装置と、
駆動コイルを備え、前記駆動コイルへの通電によって前記蓄電装置及び走行用モータを電気的に接続する状態と、前記蓄電装置及び走行用モータの接続を遮断する状態との間で切り替わるシステムメインリレーと、
前記蓄電装置及び駆動コイルを接続する接続ラインと、
前記蓄電装置の電力を用いて前記駆動コイルを駆動させて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と、
を有することを特徴とする電源システム。
【請求項２】
前記接続ラインに設けられ、前記蓄電装置の電力を前記駆動コイルに通電するオン状態と、前記駆動コイルへの通電を遮断するオフ状態とを切り替えるスイッチ、を有し、
前記コントローラは、前記スイッチの切り替え制御を通じて前記システムメインリレーの動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の電源システム。
【請求項３】
前記蓄電装置は、複数の蓄電スタックで構成され、
前記接続ラインは、前記複数の蓄電スタックそれぞれと前記駆動コイルを接続する複数の駆動ラインを含み、
前記コントローラは、前記蓄電スタックのうちの任意の前記蓄電スタックの電力を用いて前記駆動コイルを駆動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の電源システム。
【請求項４】
前記コントローラは、前記蓄電スタックのうち電圧が最も高い蓄電スタックの電力を用いて前記駆動コイルを駆動させることを特徴とする請求項３に記載の電源システム。
【請求項５】
前記蓄電装置は、直列に接続された複数の蓄電素子で構成され、
前記接続ラインは、前記蓄電素子単位又は所定数の蓄電素子群単位で前記駆動コイルと接続する複数の駆動ラインを含み、
前記コントローラは、前記蓄電素子のうち任意の前記蓄電素子の電力を用いて、又は前記蓄電素子群のうち任意の前記蓄電素子群の電力を用いて前記駆動コイルを駆動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の電源システム。
【請求項６】
前記コントローラは、前記蓄電素子単位で前記駆動ラインが接続された各蓄電素子のうち電圧が最も高い蓄電素子の電力、又は前記蓄電素子群単位で前記駆動ラインが接続された各蓄電素子群のうち電圧が最も高い蓄電素子群の電力を用いて前記駆動コイルを駆動させることを特徴とする請求項５に記載の電源システム。
【請求項７】
前記システムメインリレーは、前記蓄電装置の正極端子及び前記走行用モータの接続を許容する第１システムメインリレーと、前記蓄電装置の負極端子及び前記走行用モータの接続を許容する第２システムメインリレーと、を含み、
前記第１システムメインリレー及び第２システムメインリレーそれぞれの前記駆動コイルは、並列又は直列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電源システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−８１３４４（Ｐ２０１３−８１３４４Ａ）
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２１２９３（Ｐ２０１１−２２１２９３）
【出願日】平成２３年１０月５日（２０１１．１０．５）
【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２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月５日（２０１１．１０．５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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