JP2018114869A - 電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】車両の通常走行中に複数のバッテリモジュールが直列に接続されることによってパワーコントロールユニットに供給される大電力が補機負荷に供給されないようにする。【解決手段】直列接続された電池スタックＢ，Ｇを含む電池パック１と、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇを介して電池パック１に接続されたＰＣＵ２と、入力端子がＳＭＲ−ＢよりもＰＣＵ２側の電力線ＢＬ、及び電池スタックＢと電池スタックＧとの間に接続され、出力端子がＤＣ／ＤＣコンバータ３２及びＡ／Ｃ３３に接続される第１分割リレー６と、入力端子が電池スタックＢと電池スタックＧとの間、及びＳＭＲ−ＧよりもＰＣＵ２側の電力線ＧＬに接続され、出力端子がＤＣ／ＤＣコンバータ３２及びＡ／Ｃ３３に接続される第２分割リレー７と、を備え、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２及びＡ／Ｃ３３は、電池スタックＢ又は電池スタックＧの一方のみから電力の供給を受ける。【選択図】図１

Description

本発明は、電源システム、特に複数のバッテリモジュールが直列に接続されている電源システムにおける電力供給制御に関する。

車両に搭載される電源システムとして、複数のスイッチング素子の制御によって、２つの直流電源を直列接続した状態で電力を供給する動作モード（直列接続モード）と、２つの直流電源を並列に使用する状態で電力を供給する動作モード（並列接続モード）とを切り替えることが可能な電力変換器を含む電源システムが知られている(例えば、特許文献１)。

このように構成することで、車両の走行時に直列接続モードで動作させることによってＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｏｒｌ Ｕｎｉｔ）に大電力を供給することが可能となる。

特開２０１６−１７８８１２号公報

ところで、車両には、エアーコンディショナー(以下、「Ａ／Ｃ」)や照明機器、油圧ポンプなどの補機が搭載されているので、電源システムは、補機にも電力を供給する必要がある。

しかしながら、車両の通常走行中に直列接続モード、すなわちバッテリモジュールが直列に接続されているときには、補機にも大電流が通電されるため、電流容量の大きい補機負荷を採用する必要があった。

本発明は、車両の通常走行中に複数のバッテリモジュールが直列に接続されることによってパワーコントロールユニットに供給される大電力が補機負荷に供給されないようにすることを目的とする。

本発明に係る電源システムは、少なくとも１つの補機負荷を備える車両に搭載され、直列に接続される第１バッテリモジュール及び第２バッテリモジュールを含むバッテリパックと、前記バッテリパックから電力が供給されるパワーコントロールユニットと、前記第１バッテリモジュールの正極側と前記パワーコントロールユニットの正極側端子とを接続する正極側電力線に設けられる第１システムメインリレーと、前記第２バッテリモジュールの負極側と前記パワーコントロールユニットの負極側端子とを接続する負極側電力線に設けられる第２システムメインリレーと、を備える電源システムにおいて、入力端子が前記第１システムメインリレーよりも前記パワーコントロールユニット側の前記正極側電力線、及び前記第１バッテリモジュールと前記第２バッテリモジュールとの中間点に接続され、出力端子が前記補機負荷の共通端子として前記補機負荷に接続される第１分割リレーと、入力端子が前記第１バッテリモジュールと前記第２バッテリモジュールとの中間点、及び前記第２システムメインリレーよりも前記パワーコントロールユニット側の前記負極側電力線に接続され、出力端子が前記補機負荷の共通端子として前記補機負荷に接続される第２分割リレーと、前記第１システムメインリレー、前記第２システムメインリレー、前記第１分割リレー及び前記第２分割リレーのオンオフ制御を行う制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記車両の通常走行時には、前記第１システムメインリレー及び前記第２システムメインリレーをオンにすると共に、前記第１分割リレー又は前記第２分割リレーの一方のみをオンにすることを特徴とする。

上記のように構成し、第１分割リレーと又は第２分割リレーの一方のみをオンにすることにより、補機負荷には、車両の通常走行時に第１バッテリモジュール又は第２バッテリモジュールの一方のみから電力が供給されることになる。

本発明によれば、車両の通常走行中に複数のバッテリモジュールが直列に接続されることによってパワーコントロールユニットに供給される大電力が補機負荷に供給されないようにすることができる。

本発明に係る電源システムの一実施の形態を示す回路図である。 本実施の形態において車両の通常走行時における回路動作を示す図である。 図２Ａに示す回路において各リレーのオンオフ状態を示す図である。 本実施の形態において車両走行時における他の回路動作を示す図である。 図３Ａに示す回路において各リレーのオンオフ状態を示す図である。 本実施の形態において車両の通常走行中処理を示すフローチャートである。 本実施の形態において電池スタックへの外部充電時における回路動作を示す図である。 図５Ａに示す回路において各リレーのオンオフ状態を示す図である。 本実施の形態において電池スタックへの外部充電時における他の回路動作を示す図である。 図６Ａに示す回路において各リレーのオンオフ状態を示す図である。 本実施の形態において電池スタックへの外部充電中処理を示すフローチャートである。 本実施の形態において退避走行時における回路動作を示す図である。 図８Ａに示す回路において各リレーのオンオフ状態を示す図である。 本実施の形態において車両の退避走行中処理を示すフローチャートである。

以下、図面に基づいて、本発明の好適な実施の形態について説明する。

図１は、本発明に係る電源システムの一実施の形態を示す回路図である。なお、本実施の形態の説明に用いない構成要素については、図から省略している。本実施の形態における電源システムは、車両として電気自動車（ＥＶ）又はプラグインハイブリッドカー（ＰＨＶ）に搭載される場合を例にして説明する。

図１には、電池パック１、ＰＣＵ２、補機負荷３、制御装置４及び充電器５が示されている。電池パック１は、電池スタックＢ及び電池スタックＧを直列に接続して構成される。本実施の形態の場合、電池スタックＢが第１バッテリモジュールに、電池スタックＧが第２バッテリモジュールに、それぞれ対応する。電池スタックＢ，Ｇは、充放電可能な二次電池であり、例えば鉛蓄電池や、ニッケル−カドミウム蓄電池、ニッケル−水素蓄電池、リチウム二次電池など種々の二次電池を用いることができる。ＰＣＵ（パワーコントロールユニット）２は、図示しないモータを駆動させるための電圧の出力を制御する。

補機負荷３は、ＰＣＵ２とは別個に設けられた電気負荷である。補機負荷３には、照明機器、油圧ポンプなどの補機３１、供給された電圧を降圧して補機３１に供給するＤＣ／ＤＣコンバータ３２及びエアーコンディショナー（Ａ／Ｃ）３３が含まれている。

制御装置４は、マイクロコンピュータを中心とした論理回路として構成される。具体的には、予め設定された制御プログラムに従って所定の演算などを実行する図示しないＣＰＵと、ＣＰＵで各種演算処理を実行するのに必要な制御プログラムや制御データ等が予め格納された図示しないＲＯＭと、同じくＣＰＵで各種演算処理をするのに必要な各種データが一時的に読み書きされる図示しないＲＡＭと、各種信号を入出力する図示しない入出力ポート等を備える。制御装置４は、ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）により実現され、本実施の形態の場合、実施する動作制御の一つとして、後述する各リレーのオンオフ制御を行う。充電器５は、外部電力を電池スタックＢ，Ｇに供給することで充電を行う。

図１に示すように、電池スタックＢ及び電池スタックＧは、直列に接続される。電池スタックＢの正極側とＰＣＵ２の正極側端子とは電力線（正極側電力線）ＢＬにより接続され、この電力線ＢＬにはシステムメインリレー（第１システムメインリレー）ＳＭＲ−Ｂが設けられる。一方、電池スタックＧの負極側とＰＣＵ２の負極側端子とは電力線（負極側電力線）ＧＬにより接続され、この電力線ＧＬにはシステムメインリレー（第２システムメインリレー）ＳＭＲ−Ｇが設けられる。システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇがオンされることで、ＰＣＵ２は、電池パック１から大電力が供給される。

本実施の形態では、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ以外に第１分割リレー６及び第２分割リレー７が設けられる。第１分割リレー６は、分割リレー（第１正極側分割リレー）Ｂ１及び分割リレー（第１負極側分割リレー）Ｇ１を含み、第２分割リレー７は、分割リレー（第２正極側分割リレーＢ２）及び分割リレー（第２負極側分割リレー）Ｇ２の組で構成される。

第１分割リレー６は、その入力端子がシステムメインリレーＳＭＲ−ＢよりもＰＣＵ２側の電力線ＢＬ、及び電池スタックＢと電池スタックＧとの中間点に接続され、その出力端子が補機負荷３の共通端子として補機負荷３（ＤＣ／ＤＣコンバータ３２及びＡ／Ｃ３３）に接続される。より詳細には、分割リレーＢ１は、システムメインリレーＳＭＲ−ＢよりもＰＣＵ２側の電力線ＢＬと、補機負荷３（ＤＣ／ＤＣコンバータ３２及びＡ／Ｃ３３）の正極側との間に設けられる。また、分割リレーＧ１は、電池スタックＢと電池スタックＧとの間（電池スタックＢの負極側）と、補機負荷３（ＤＣ／ＤＣコンバータ３２及びＡ／Ｃ３３）の負極側との間に設けられる。

第２分割リレー７は、その入力端子が電池スタックＢと電池スタックＧとの中間点、及びシステムメインリレーＳＭＲ−ＧよりもＰＣＵ２側の電力線ＧＬに接続され、その出力端子が補機負荷３の共通端子として補機負荷３（ＤＣ／ＤＣコンバータ３２及びＡ／Ｃ３３）に接続される。より詳細には、分割リレーＢ２は、電池スタックＢと電池スタックＧとの間（電池スタックＧの正極側）と、補機負荷３（ＤＣ／ＤＣコンバータ３２及びＡ／Ｃ３３）の正極側との間に設けられる。分割リレーＧ２は、システムメインリレーＳＭＲ−ＧよりもＰＣＵ２側の電力線ＧＬと、補機負荷３（ＤＣ／ＤＣコンバータ３２及びＡ／Ｃ３３）の負極側との間に設けられる。

これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２及びＡ／Ｃ３３は、第１分割リレー６を介して電池スタックＢと接続される。更に、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２及びＡ／Ｃ３３は、第２分割リレー７を介して電池スタックＧと接続される。

更に、第１分割リレー６及び第２分割リレー７の出力端子には、補機負荷３と同様に充電器５が接続される。より詳細には、充電器５の正極側は、分割リレーＧ１とＤＣ／ＤＣコンバータ３２との間の接続ライン９に接続され、更に分割リレーＧ２とＡ／Ｃ３３との間の接続ライン１１と接続される。また、充電器５の負極側は、分割リレーＢ１とＤＣ／ＤＣコンバータ３２との間の接続ライン８と接続され、更に分割リレーＢ２とＡ／Ｃ３３との間の接続ライン１０と接続される。

前述したように、制御装置４は、電池スタックＢ，Ｇから出力される電流の経路を制御するために、各リレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，Ｂ１，Ｇ１，Ｂ２，Ｇ２のオンオフを制御する。具体的には、制御装置４は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂのオンオフ制御のために制御信号ＳＢＧを、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇのオンオフ制御のために制御信号ＳＧＧを、分割リレーＧ１のオンオフ制御のために制御信号ＢＧ１を、分割リレーＧ１のオンオフ制御のために制御信号ＧＧ１を、分割リレーＢ２のオンオフ制御のために制御信号ＢＧ２を、そして分割リレーＧ２のオンオフ制御のために制御信号ＧＧ２をそれぞれ生成する。

次に、本実施の形態における回路動作について説明する。

（車両の通常走行中における回路動作）
図２Ａは、図１と同じ回路図であり、説明に用いない構成要素及び符号等を適宜省略している。また、図２Ｂには、図２Ａにおける各リレーのオンオフ状態をテーブル形式にて示している。同様に、図３Ａは、図１と同じ回路図であり、図３Ｂには、図３Ａにおける各リレーのオンオフ状態をテーブル形式にて示している。最初に、車両の通常走行中における回路動作について、図２，３及び図４に示すフローチャートを用いて説明する。

制御装置４は、車両の通常走行時に初期状態として図２Ｂに示すように各リレーのオンオフの状態をセットする。すなわち、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ、ＳＭＲ−Ｇを共にオンにすると共に、第１分割リレー（分割リレーＢ１，Ｇ１）をオンにする一方、第２分割リレー（分割リレーＢ２，Ｇ２）をオフにする（ステップ１０１）。なお、図３Ｂに示すオンオフの状態を初期状態としてもよい。つまり、ステップ１０１とステップ１０５を入れ替えて処理してもよい。

図２Ｂのように各リレーのオンオフがセットされると、電池パック１とＰＣＵ２との間で、オン制御されたシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ、ＳＭＲ−Ｇを介する電流経路２１が形成される。すなわち、ＰＣＵ２は、電池パック１から大電力が供給されることになる。また、電池スタックＢとＤＣ／ＤＣコンバータ３２との間で、オン制御されたシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ、分割リレーＢ１及び分割リレーＧ１を介する電流経路２２が形成される。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は、電池スタックＢのみから電力が供給されることになる。また、電池スタックＢとＡ／Ｃ３３との間でも同様に、オン制御されたシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ、分割リレーＢ１及び分割リレーＧ１を介する電流経路２３が形成される。すなわち、Ａ／Ｃ３３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２と同様、電池スタックＢのみから電力が供給されることになる。

このように、電池パック１から各負荷２，３２，３３に電力が供給されている状態において、各電池スタックＢ，ＧのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が図示しないＳＯＣセンサにより測定されると（ステップ１０２）、制御装置４は、電池スタックＢ，Ｇの各測定値ＳＯＣ１，ＳＯＣ２を取得し、その測定値の差分の絶対値が所定値未満であれば（ステップ１０３でＮ）、各リレーのオンオフ状態を維持する。なお、ＳＯＣは計算により推定してもよい。

上記各リレーのオンオフ状態が維持されるということは、その間に電池スタックＢのＳＯＣ１の低下が進むことになる。そして、各測定値の差分の絶対値が所定値以上になると（ステップ１０３でＹ）、制御装置４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２及びＡ／Ｃ３３の出力を制限する（ステップ１０４）。そして、出力を制限している間に図３Ｂに示すように各リレーのオンオフの状態をセットする（ステップ１０５）。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３２及びＡ／Ｃ３３の出力を制限している間にステップ１０５における各リレーの切替えを実施することで、発生しうるスイッチング損を最小化することができる。ＤＣ／ＤＣコンバータ３２及びＡ／Ｃ３３の出力を制限するということは、制御装置４が補機３１及びＡ／Ｃ３３が動作可能な程度にＤＣ／ＤＣコンバータ３２及びＡ／Ｃ３３への出力電流を制限することである。この制限の程度というのは最小限に絞るのが最適であるが、出力を停止してもよい。補機３１に対しては、図示しない補機電池からの電力供給により低圧による駆動は可能である。また、Ａ／Ｃ３３は、短時間であれば吹出口からの排気温度は下がらない。

上記のように、制御装置４は、出力を制限している間に各リレーのオンオフの状態をセットするが、ここでは、図３Ｂに示すようにシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ、ＳＭＲ−Ｇを共にオンにすると共に、第１分割リレー（分割リレーＢ１，Ｇ１）をオフにする一方、第２分割リレー（分割リレーＢ２，Ｇ２）をオンにする。

図３Ｂのように各リレーのオンオフがセットされると、ＰＣＵ２に対しては、変わることなく電流経路２１が形成されたままである。つまり、ＰＣＵ２は、電池パック１から大電力が供給されることになる。一方、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２に対しては、オン制御された分割リレーＢ２、分割リレーＧ２及びシステムメインリレーＳＭＲ−Ｇを介する電流経路２４が形成される。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は、電池スタックＧのみから電力が供給されることになる。また、Ａ／Ｃ３３に対しても同様に、オン制御された分割リレーＢ２、分割リレーＧ２及びシステムメインリレーＳＭＲ−Ｇを介する電流経路２５が形成される。すなわち、Ａ／Ｃ３３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２と同様、電池スタックＧのみから電力が供給されることになる。

このように、電池パック１から各負荷２，３２，３３に電力が供給されている状態において、上記と同様に各電池スタックＢ，ＧのＳＯＣが測定されると（ステップ１０６）、制御装置４は、電池スタックＢ，Ｇの各測定値ＳＯＣ１，ＳＯＣ２の差分の絶対値が所定値未満であれば（ステップ１０７でＮ）、各リレーのオンオフ状態を維持する。各リレーのオンオフ状態が維持されるということは、その間に電池スタックＧのＳＯＣ２が低下し続け、いずれ電池スタックＢのＳＯＣ１を下回る。そして、各測定値の差分の絶対値が所定値以上になると（ステップ１０７でＹ）、制御装置４は、ステップ１０４と同様にＤＣ／ＤＣコンバータ３２及びＡ／Ｃ３３の出力を制限する（ステップ１０８）。そして、出力を制限している間に図２Ｂに示すように各リレーのオンオフの状態をセットする（ステップ１０１）。

本実施の形態では、車両の通常走行中は、上記処理（ステップ１０１〜１０８）が繰り返し実行される。

以上説明したように、本実施の形態では、車両の通常走行中は、ＰＣＵ２に対し電池パック１から大電力を供給し続けることができる一方、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２及びＡ／Ｃ３３に対しては、一方の電池スタックＢ又は電池スタックＧからのみ電力が供給されることになる。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２及びＡ／Ｃ３３には、ＰＣＵ２に対するように大電力が供給されてこないため、大電流に耐えるだけの体格の機器、つまり、電流容量の大きいＤＣ／ＤＣコンバータ３２及びＡ／Ｃ３３を採用する必要がなくなる。

また、各電池スタックＢ，Ｇから補機負荷３に供給される電圧に差を生じさせないようにするために、各電池スタックＢ，ＧのＳＯＣが所定値以上離れたときにＤＣ／ＤＣコンバータ３２及びＡ／Ｃ３３に電力を供給する電池スタックＢ，Ｇを切り替えるようにした。なお、本実施の形態では、ＳＯＣに基づき電力供給する電池スタックＢ，Ｇを切り替えるようにしたが、例えば連続電力供給時間等他の指標値に基づき切り替えるようにしてもよい。

（外部充電中における回路動作）
図５Ａは、図１と同じ回路図であり、説明に用いない符号等を適宜省略している。また、図５Ｂには、図５Ａにおける各リレーのオンオフ状態をテーブル形式にて示している。同様に、図６Ａは、図１と同じ回路図であり、図６Ｂには、図６Ａにおける各リレーのオンオフ状態をテーブル形式にて示している。以下、外部充電中におけるにおける回路動作について、図５，６及び図７に示すフローチャートを用いて説明する。なお、図７において、図４と同じ処理ステップには、同じステップ番号を付け説明を適宜省略する。

外部電力を充電器５に接続して電池スタックＢ，Ｇへの充電を開始するが、制御装置４は、電池スタックＢを先に充電するために図５Ｂに示すように各リレーのオンオフの状態をセットする。すなわち、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂをオン、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇをオフにすると共に、第１分割リレー（分割リレーＢ１，Ｇ１）をオンにする一方、第２分割リレー（分割リレーＢ２，Ｇ２）をオフにする（ステップ１１１）。なお、電池スタックＧを先に充電するためにステップ１１１とステップ１１５を入れ替えて処理してもよい。

図５Ｂのように各リレーのオンオフがセットされると、充電器５は、電池スタックＢとの間で、オン制御された分割リレーＧ１、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ及び分割リレーＢ１を介する電流経路２６が形成されることになる。これにより、電池スタックＢに対して充電が行われる。このとき、電池スタックＢは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２との間で、オン制御されたシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ、分割リレーＢ１及び分割リレーＧ１を介する電流経路２７が形成されるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は、充電中においても電池スタックＢから電力が供給されることになる。また、電池スタックＢは、Ａ／Ｃ３３との間でもオン制御されたシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂ、分割リレーＢ１及び分割リレーＧ１を介する電流経路２８が形成されるので、Ａ／Ｃ３３は、充電中においても電池スタックＢから電力が供給されることになる。

電池スタックＢへの充電中に各電池スタックＢ，ＧのＳＯＣが測定されると（ステップ１０２）、制御装置４は、電池スタックＢ，Ｇの各測定値ＳＯＣ１，ＳＯＣ２の差分の絶対値が所定値未満であれば（ステップ１０３でＮ）、各リレーのオンオフ状態を維持する。各リレーのオンオフ状態が維持されるということは、その間に電池スタックＢのＳＯＣ１が増加し続けることになる。そして、各測定値の差分の絶対値が所定値以上になると（ステップ１０３でＹ）、制御装置４は、充電器５の出力を制限する（ステップ１１４）。そして、出力を制限している間に図６Ｂに示すように各リレーのオンオフの状態をセットする（ステップ１１５）。

充電器５の出力を制限することによって、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２及びＡ／Ｃ３３の場合と同様に各リレーの切替えを実施することで発生しうるスイッチング損を最小化することができる。充電器５からの出力の制限は短時間であるため、充電に要する時間が若干延長される程度ですむ。

上記のように、制御装置４は、出力を制限している間に各リレーのオンオフの状態をセットするが、ここでは、図６Ｂに示すようにシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂをオフ、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇをオンにすると共に、第１分割リレー（分割リレーＢ１，Ｇ１）をオフにする一方、第２分割リレー（分割リレーＢ２，Ｇ２）をオンにする。

図６Ｂのように各リレーのオンオフがセットされると、充電器５は、電池スタックＧとの間で、オン制御された分割リレーＧ２、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇ及び分割リレーＢ２を介する電流経路４１が形成されることになる。これにより、電池スタックＧに対して充電が行われる。このとき、電池スタックＧは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２との間で、オン制御された分割リレーＢ２、分割リレーＧ２及びシステムメインリレーＳＭＲ−Ｇを介する電流経路４２が形成されるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は、充電中においても電池スタックＧから電力が供給されることになる。また、電池スタックＧは、Ａ／Ｃ３３との間でもオン制御された分割リレーＢ２、分割リレーＧ２及びシステムメインリレーＳＭＲ−Ｇを介する電流経路４３が形成されるので、Ａ／Ｃ３３は、充電中においても電池スタックＧから電力が供給されることになる。

電池スタックＧへの充電中に各電池スタックＢ，ＧのＳＯＣが測定されると（ステップ１０６）、制御装置４は、電池スタックＢ，Ｇの各測定値ＳＯＣ１，ＳＯＣ２の差分の絶対値が所定値未満であれば（ステップ１０７でＮ）、各リレーのオンオフ状態を維持する。各リレーのオンオフ状態が維持されるということは、その間に電池スタックＧのＳＯＣ２が増加し続け、いずれ電池スタックＢのＳＯＣ１を上回る。そして、各測定値の差分の絶対値が所定値以上になると（ステップ１０７でＹ）、制御装置４は、ステップ１１４と同様に充電器５の出力を制限する（ステップ１１８）。そして、出力を制限している間に図５Ｂに示すように各リレーのオンオフの状態をセットする（ステップ１１１）。

本実施の形態では、外部充電中は、上記処理（ステップ１１１〜１１８）が繰り返し実行される。

以上説明したように、本実施の形態では、電池スタックＢ，Ｇに充電を行うことになるが、充電中においても充電対象の電池スタックＢ，Ｇから補機負荷３に対して電力を供給することができる。これにより、外部充電中にＰＣＵ２を起動したり、低電圧電源を確保するためのサブＤＣ／ＤＣコンバータを用意したりする必要はない。また、ＰＣＵ２を起動する必要がないので、電池パック１から補機負荷３及び充電器５に大電力が供給されるおそれもない。

また、各電池スタックＢ，ＧのＳＯＣが所定値以上離れたときに充電の対象とする電池スタックＢ，Ｇを切り替えるようにしたので、電池スタックＢ，ＧのＳＯＣに所定値以上の差が生じないようにすることが可能となる。

（退避走行（バッテリレス走行）中における回路動作）
図８Ａは、図１と同じ回路図であり、説明に用いない構成要素及び符号等を適宜省略している。また、図８Ｂには、図８Ａにおける各リレーのオンオフ状態をテーブル形式にて示している。以下、退避走行（バッテリレス走行）中における回路動作について、図８及び図９に示すフローチャートを用いて説明する。なお、図９において、図４と同じ処理ステップには、同じステップ番号を付け説明を適宜省略する。

退避走行中は、ＰＣＵ２がモータジェネレータ（図示せず）による発電電力を補機負荷３に供給することになる。そのために、制御装置４は、補機負荷３に印加される電圧（ＶＬ電圧）が補機負荷３の耐圧を超えないように、例えば各電池スタックＢ，Ｇからの出力電圧程度の目標値を設定する（ステップ１２１）。そして、ＰＣＵ２の昇圧コンバータ（図示せず）を制御し、ＰＣＵ２から出力されるＶＬ電圧が耐圧以下になると（ステップ１２２でＹ）、制御装置４は、スイッチング損の最小化のためにＤＣ／ＤＣコンバータ３２及びＡ／Ｃ３３の出力を制限する（ステップ１０４）。そして、出力を制限している間に図８Ｂに示すように各リレーのオンオフの状態をセットする（ステップ１２５）。すなわち、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ、ＳＭＲ−Ｇを共にオフにすると共に、分割リレーＢ１及び分割リレーＧ２をオンにし、分割リレーＧ１及び分割リレーＢ２をオフにする。

図８Ｂのように各リレーのオンオフがセットされると、ＰＣＵ２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２との間で、分割リレーＢ１、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２及び分割リレーＧ２を介する電流経路４４が形成されることになり、これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は、ＰＣＵ２から低電圧の電力が供給されることになる。また、ＰＣＵ２は、Ａ／Ｃ３３との間で、分割リレーＢ１、Ａ／Ｃ３３及び分割リレーＧ２を介する電流経路４５が形成されることになり、これにより、Ａ／Ｃ３３は、ＰＣＵ２から低電圧の電力が供給されることになる。

本実施の形態によれば、補機負荷３にはＰＣＵ２に供給される大電流が供給されないので、補機負荷３の耐圧性能を向上させる必要はない。充電器５に対しても同様である。また、分割リレー６，７に対しても大電流が供給されてこないので、分割リレー６，７における電流容量を相対的に低く設定することができる。

なお、本実施の形態では、電池スタックＢ，Ｇの各電圧は、同等であることが好ましいが、必ずしも同等とする必要はなく任意の電圧に設定してもよい。また、電池パック１に２つの電池スタックＢ，Ｇを含めるようにしたが、電池スタックの直列数を増やしてもよい。例えば、電池スタックＢと電池スタックＧとの間に第３の電池スタックを設けてもよい。この場合、入力端子が第３バッテリモジュールの正極側及び負極側に接続される第３分割リレーを設けてもよい。出力端子は、電池スタックＢ，Ｇと同様、補機負荷３の共通端子となる。つまり、電池スタックと分割リレーとが１対１の関係になるよう構成してもよい。あるいは、第１バッテリモジュール及び第３バッテリモジュールの組で電池スタックＢを形成してもよいし、第２バッテリモジュール及び第３バッテリモジュールの組で電池スタックＧを形成してもよい。なお、この場合、第３バッテリモジュールは、いずれかの電池スタックＢ，Ｇに含まれることになるので、第３の電池スタックは形成されないとも言うことができる。

また、本実施の形態では、補機負荷３にはＤＣ／ＤＣコンバータ３２及びＡ／Ｃ３３を含めているが、補機負荷３の種類や構成数はこれに限定する必要はない。

また、本実施の形態では、いわゆるシリパラ変換可能な電源システムにおいて、電池スタックＢ，Ｇが直列に接続されている、つまり直列接続モードで動作している場合を想定して説明したが、直列接続のみ可能で並列接続モードを有していない電源システムにおいても適用可能である。

１ 電池パック、２ ＰＣＵ、３ 補機負荷、４ 制御装置、５ 充電器、６ 第１分割リレー、７ 第２分割リレー、８，９，１０，１１ 接続ライン、３１ 補機、３２ ＤＣ／ＤＣコンバータ、３３ Ａ／Ｃ、Ｂ，Ｇ 電池スタック、Ｂ１，Ｇ１，Ｂ２，Ｇ２ 分割リレー、ＢＬ，ＧＬ 電力線、ＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ システムメインリレー。

Claims (1)

1. 少なくとも１つの補機負荷を備える車両に搭載され、直列に接続される第１バッテリモジュール及び第２バッテリモジュールを含むバッテリパックと、前記バッテリパックから電力が供給されるパワーコントロールユニットと、前記第１バッテリモジュールの正極側と前記パワーコントロールユニットの正極側端子とを接続する正極側電力線に設けられる第１システムメインリレーと、前記第２バッテリモジュールの負極側と前記パワーコントロールユニットの負極側端子とを接続する負極側電力線に設けられる第２システムメインリレーと、を備える電源システムにおいて、
   入力端子が前記第１システムメインリレーよりも前記パワーコントロールユニット側の前記正極側電力線、及び前記第１バッテリモジュールと前記第２バッテリモジュールとの中間点に接続され、出力端子が前記補機負荷の共通端子として前記補機負荷に接続される第１分割リレーと、
   入力端子が前記第１バッテリモジュールと前記第２バッテリモジュールとの中間点、及び前記第２システムメインリレーよりも前記パワーコントロールユニット側の前記負極側電力線に接続され、出力端子が前記補機負荷の共通端子として前記補機負荷に接続される第２分割リレーと、
   前記第１システムメインリレー、前記第２システムメインリレー、前記第１分割リレー及び前記第２分割リレーのオンオフ制御を行う制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、前記車両の通常走行時には、前記第１システムメインリレー及び前記第２システムメインリレーをオンにすると共に、前記第１分割リレー又は前記第２分割リレーの一方のみをオンにすることを特徴とする電源システム。